La neurogènesi (del grec νεύρο (nervi) i del llatí gènesi (naixement, origen, procedència)) és un complex procés mitjançant el qual les neurones es generen a partir de les cèl·lules mare neurals. És més actiu durant el desenvolupament prenatal i és responsable d'omplir el cervell de neurones, un procés de desenvolupament que no s'acaba per complet fins a l'adolescència. Això no obstant, la neurogènesi persisteix localitzada més tard en els adults i pot tenir un paper funcional en la plasticitat neuronal del cervell. Així mateix, podria designar, en un sentit ampli, l'establiment de les estructures principals del sistema nerviós durant el desenvolupament, però aleshores es prefereix el terme menys ambigu de desenvolupament neurològic.Ming & Song, Adult neurogenesis in the Mammalian brain: significant answers and significant questions. Neuron 2011
miniatura|diferenciació de les cèl·lules mare neurals La neurogènesi és el procés mitjançant el qual es generen neurones a partir de cèl·lules mare i cèl·lules progenitores. Es duu a terme majoritàriament durant el desenvolupament embrionari. La neurogènesi és la responsable de poblar el creixent cervell de neurones. Alguns estudis han demostrat que hi ha hormones com la testosterona en els vertebrats i l'ecdisona en els invertebrats que influencien la taxa de neurogènesi.
Neurogènesi en adults Les noves neurones neixen contínuament a partir de les adultes, majoritàriament en les següents dues regions del cervell: La zona subventricular (ZSV), en contacte amb els ventricles laterals. És el lloc on les cèl·lules mare nervioses i les progenitores, generen les noves neurones (els neuroblasts) que migren fins al bulb olfactori servint-se del corrent migratori rostral La zona subgranular (ZSG). Es troba formant part de la zona circumval·lació dentada de l'hipocamp.Oomen CA, Girardi CE, Cahyadi R, et al. (2009) Baune, Bernhard. ed. "Opposite effects of early maternal deprivation on neurogenesis in male versus female rats"
La majoria de les cèl·lules que acaben de néixer moren quasi immediatament després, o en períodes molt curts, però una quantitat significativa poden arribar a integrar-se en el teixit cerebral circumdant. La neurogènesi en l'edat adulta és un exemple de com una teoria científica ben establerta pot ser refutada. Els primers neuroanatomistes, com Santiago Ramón y Cajal, van considerar que el sistema nerviós era immutable, per tant, incapaç de regenerar-se. La primera evidència de neurogènesi en el còrtex cerebral dels mamífers la va presentar Joseph Altman, l'any 1962. Un any després es va demostrar l'existència de neurogènesi en la regió dentada d'un hipocamp adult. L'any 1969, Joseph Altman va descobrir i anomenar el corrent migratori rostral, la font de neurones granulars en el bulb olfactori de persones adultes. Fins al 1980, la comunitat científica ignorava aquests descobriments tot i que hi havia estudis, que fent servir el mètode d'autoradiografia de H3-timidina havien demostrat l'existència de proliferació cel·lular. Simultàniament, Shirley Bayer i Michael Kaplan van demostrar un cop més que la neurogènesi adulta existeix en mamífers (rates) i Nottebohm també ho va demostrar en aus, renovant l'interès en el tema. Uns estudis realitzats a la dècada de 1990, finalment van aconseguir que la neurogènesi adulta fos un tema important de recerca També en aquesta dècada, la neurogènesi de l'hipocamp es va demostrar en primats no humans i humans.Bayer, S. A.; Yackel, J. W.; Puri, P. S. (1982) "Neurons in the rat dentate gyrus granular layer substantially increase during juvenile and adult life" Més recentment, s'ha estudiat la neurogènesi en el cervell de conills adults.Gould; Reeves; Fallah; Tanapat; Gross; Fuchs (1999) "Hippocampal neurogenesis in adult Old World primates" A més, alguns autors (especialment Elizabeth Gould) han suggerit que la neurogènesi en adults també pot transcórrer en zones del cervell que no s'associen directament amb la neurogènesi, com el neocòrtex. Això no obstant, altres investigadors han posat en dubte l'evidència científica d'aquests resultats, argumentant que aquestes noves cèl·lules, poden ser d'origen glial.Zhao; Momma; Delfani; Carlén; Cassidy; et al (2003) "Evidence for neurogenesis in the adult mammalian substantia nigra" Shankle; Rafii, M. S.; Landing, B. H.; Fallon (1999) "Approximate doubling of numbers of neurons in postnatal human cerebral cortex and in 35 specific cytoarchitectural areas from birth to 72 months" Rakic P (February 2002) "Adult neurogenesis in mammals: an identity crisis"
Rellevància en l'aprenentatge La rellevància funcional de la neurogènesi adulta és desconeguda però hi ha evidències que la neurogènesi en l'hipocamp adult té un paper important en l'aprenentatge i la memòria. S'han suggerit diversos mecanismes que relacionen la neurogènesi i la millora de la cognició, incloent teories computacionals, que demostren que les noves neurones fan augmentar la capacitat memorística, redueixen les interferències entre els records o afegeixen informació temporal en els records.Bayer, S. A. (1982) "Changes in the total number of dentate granule cells in juvenile and adult rats: a correlated volumetric and 3H-thymidine autoradiographic study"Goldman SA, Nottebohm F (April 1983) "Neuronal production, migration, and differentiation in a vocal control nucleus of the adult female canary brain" Els experiments destinats a refutar la neurogènesi han resultat ser poc concloents.Shors TJ, Townsend DA, Zhao M, Kozorovitskiy Y, Gould E (2002) "Neurogenesis may relate to some but not all types of hippocampal-dependent learning" Hippocampus 12 Meshi D, Drew MR, Saxe M, et al (June 2006) "Hippocampal neurogenesis is not required for behavioral effects of environmental enrichment" Nat Neurosci 9 Gould; Tanapat; Reeves, A; Shors, T J; (1999) "Learning enhances adult neurogenesis in the hippocampal formation" Certs estudis han proposat que alguns tipus d'aprenentatge tindrien una dependència neurogènica mentre que altres estudis no han vist cap tipus d'efecte. N'hi ha alguns que han demostrat que l'acte de l'aprenentatge per si mateix està associat amb l'augment de la vida de les neurones. Això no obstant, els resultants globals que defensen que la neurogènesi és important per qualsevol tipus d'aprenentatge són ambigus.Reynolds, B. A.; Weiss (Mar 1992) "Generation of neurons and astrocytes from isolated cells of the adult mammalian central nervous system" Science 255 (5052)
Efectes de l'estrès Les neurones acabades de néixer en adults poden tenir un paper en la regulació de l'estrès. Hi ha estudis que han relacionat la neurogènesi amb els beneficis de determinats antidepressius, i han suggerit una connexió entre la de disminució de la neurogènesi en l'hipocamp i la depressió. En un article posterior, els científics van demostrar que els beneficis en el comportament a conseqüència de l'administració d'antidepressius en ratolins es reverteixen quan s'impedeix la neurogènesi amb raigs X. De fet, les neurones recent formades són més fàcilment excitable que les neurones velles, degut a una expressió diferent dels receptors GABA. Un model plausible suggereix que aquestes neurones augmenten el paper de l'hipocamp en el mecanisme de retroinhibició en l'eix del HPA relacionat amb l'estrès fisiològic, i potser en la inhibició de l'amígdala (la regió del cervell responsable de les respostes als estímuls relacionat amb la por). De fet, la supressió de neurogènesi adulta pot portar a un augment en l'eix de l'HPA com a resposta a situacions d'estrès lleuger. Això és coherent amb les troballes que relacionen les activitats per alleujar l'estrès (l'aprenentatge, l'exposició a un entorn nou i benigne, l'exercici...) amb els increments dels nivells de neurogènesi, També concorda amb el fet que els animals que han estat exposats a l'estrès psicològic (cortisol) o fisiològic (insolació) presenten una disminució notable dels nivells de neurones acabades de néixer. Sorprenentment, l'augment de les neurones acabades de néixer degut als antidepressius, sota condicions d'estrès crònic, millora el control de l'hipocamp en la resposta a l'estrès (incloent l'activitat de l'eix HPA i la del nucli cerebral que integra l'estrès), i això condueix a la recuperació. Sense neurones acabades de néixer els antidepressius són incapaços de restaurar la regulació de la resposta a l'estrès i la recuperació esdevé impossible.Manev H, Uz T, Smalheiser NR, Manev R (January 2001) "Antidepressants alter cell proliferation in the adult brain in vivo and in neural cultures in vitro" Santarelli L, Saxe M, Gross C, et al (August 2003) "Requirement of hippocampal neurogenesis for the behavioral effects of antidepressants" Science 301 (5634)
Alguns estudis han hipotetitzat que l'aprenentatge i la memòria estan lligats a la depressió, i que la neurogènesi pot promoure la neuroplasticitat. Un estudi proposa que l'estat d'ànim pot estar regulat, a un nivell basic per la plasticitat, en comptes de la química. Per tant, els efectes dels tractaments amb antidepressius serien secundaris a canvis en la plasticitat.Becker S (2005) "A computational principle for hippocampal learning and neurogenesis" Wiskott L, Rasch MJ, Kempermann G (2006) "A functional hypothesis for adult hippocampal neurogenesis: avoidance of catastrophic interference in the dentate gyrus" Aimone JB, Wiles J, Gage FH (June 2006) "Potential role for adult neurogenesis in the encoding of time in new memories"
Efectes de la reducció del son Un estudi relaciona l'absència d'hores de son amb la reducció de la neurogènesi de l'hipocamp. El mecanisme proposat per la disminució observada consisteix en un increment dels nivells de glucocorticoides. Es va demostrar que dos setmanes amb absència notable de son, actuaven com un inhibidor de la neurogènesi, que es restablia quan es retornava a l'horari normal de son, fins i tot produint-se un augment temporal de la proliferació cel·lular. Amb més precisió, quan els nivells de corticosterona són elevats, reduir les hores de son porta a la inhibició de la neurogènesi. Això no obstant, els nivells d'aquest procés després d'una reducció de son crònica es restableixen dos setmanes després amb un augment temporal de la neurogènesi.Mirescu C, Peters JD, Noiman L, Gould E (December 2006) "Sleep deprivation inhibits adult neurogenesis in the hippocampus by elevating glucocorticoids"
Possible ús per tractaments del Parkinson