Neural Stem Cells & Adult Neurogenesis for Thai Youth

เซลล์ต้นกำเนิดประสาทสำหรับเยาวชนไทย

ปัจจัยแวดล้อมและการติดเชื้อ

  • การเพิ่มพูนสิ่งแวดล้อม (environmental enrichments)
  • การออกกำลังกาย (exercise)
  • การเรียนรู้ (learning)
  • การนอนหลับ (sleep)
  • ความเครียด (stress)
  • ปัจจัยทางเพศ (sexual factors)
  • ฟีโรโมน (pheromones)
  • รังสีเอกซ์ (x-ray)
  • รังสีคอสมิก (cosmic ray)
  • การติดเชื้อไวรัสเอชไอวี (HIV infection)
  • การติดเชื้อไวรัสเอชเอสวี  (HSV type I infection)
  • การติดเชื้อแบคทีเรีย (bacterial infection)
  • การติดเชื้อรา (fugal infection)

ผลของการออกกำลังกายต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส

Effect of exercise on adult neurogenesis in Hippocampus

 

ในสมัยก่อนบทเรียนวิชาชีววิทยาเขียนไว้ว่าสมองจะหยุดการเจริญเติบโตเมื่อคนเราโตขึ้น เซลล์ประสาทจะไม่มีการสร้างขึ้นมาทดแทน และช่วงชีวิตตอนเด็กทารกจึงเป็นช่วงเวลาที่เราต้องบำรุงและส่งเสริมการพัฒนาสมองให้มากที่สุด อย่างไรก็ตามปัจจุบันนี้วิทยาศาสตร์ให้คำตอบที่แน่ชัดแล้วว่าโครงสร้างและการทำงานของสมองคนเราไม่ได้คงที่หากแต่มีความสามารถในการปรับเปลี่ยนตลอดเวลาตามการเรียนรู้และพฤติกรรมที่เราสร้างขึ้นจากอิทธิพลของสิ่งแวดล้อมที่เราเรียกว่า ความยืดหยุ่นของสมอง (brain plasticity) เซลล์ต้นกำเนิดประสาท (neural stem cells) ซึ่งถูกค้นพบได้ไม่นานนักมีบทบาทเป็นผู้ผลิตเซลล์ในระบบประสาท (neural cells)  คือ เซลล์ประสาท (neurones) และเซลล์เกลีย (glial cells) เซลล์ประสาทใหม่ที่เกิดจากเซลล์ต้นกำเนิดจะต้องเคลื่อนตัวไปยังตำแหน่งสมองที่จำเพาะและเจริญพัฒนาไปเป็นเซลล์ประสาทที่สามารถทำงานเชื่อมต่อกับกลุ่มเซลล์ประสาทที่มีอยู่เดิม ในที่นี้เรียกว่าการเกิดใหม่ของเซลล์ประสาท (neurogenesis) ซึ่งเหตุการณ์ดังกล่าวนี้ทำให้เซลล์ประสาทหลายพันเซลล์เกิดขึ้นใหม่ในบริเวณสมองบางส่วนเป็นประจำทุกวัน มีปัจจัยหลายอย่างที่มีผลต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ เช่น การออกกำลังกาย การเรียนรู้ที่อาศัยสมองส่วนฮิปโปแคมปัส การจำกัดอาหาร เป็นต้น นอกจากนี้ยังพบว่าความเครียด อาการซึมเศร้า พยาธิสภาพในสมอง และอายุที่เพิ่มขึ้น มีตัวการสำคัญที่ยับยั้งการสร้างเซลล์ประสาทใหม่

งานวิจัยล่าสุดตีพิมพิ์เมื่อปลายเดือนมีนาคมนี้แสดงหลักฐานว่าการออกกำลังกายทำให้เกิดการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มขึ้นและมีความสัมพันธ์กับการสร้างเส้นเลือดไปเลี้ยงเพิ่มขึ้นที่บริเวณเดนเตทไจรัส (dentate gyrus) ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส โดยคณะวิจัยได้ศึกษาในหนูถีบจักรและมนุษย์ สำหรับในหนูได้ทดสอบวัดปริมาตรเลือดที่เรียกว่า cerebral blood volume (CBV) ซึ่งไปเลี้ยงสมองบริเวณต่างๆ โดยใช้เครื่องสแกนสมองด้วยเทคนิค magnetic resonance imaging (MRI) คณะวิจัยพบว่าการออกกำลังกายมีผลจำเพาะในการเพิ่มปริมาณเลือดไปเลี้ยงเนื้อสมองบริเวณเดนเตทไจรัสของหนูถีบจักร นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับระบบหัวใจและปอด รวมทั้งการทำงานของสมองด้านปริชาน (cognitive function)  และเมื่อทำให้หนูถีบจักรตายแล้วนำมาผ่าตัดก็พบว่ามีการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มมากขึ้นซึ่งสอดคล้องกับผลจากภาพถ่าย MRI เมื่อใช้เครื่องสแกนสมอง MRI ในอาสาสมัครก็พบผลเช่นเดียวกับในหนูถีบจักร

 

คณะวิจัยจึงสรุบว่าการจับภาพของ cerebral blood volume ในเนื้อสมองส่วนเดนเตทไจรัสสัมพันธ์กับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ที่การออกกำลังกายเหนี่ยวนำให้เกิดขึ้น และการออกกำลังกายมีผลเจาะจงต่อเฉพาะบริเวณเดนเตทไจรัสสมองส่วนฮิปโปแคมปัส ซึ่งสมองส่วนเดนเตทไจรัสนี้มีความสำคัญต่อการเรียนรู้และความจำของคนเราและที่สำคัญคือ เป็นบริเวณที่อยู่ของเซลล์ต้นกำเนิดประสาท (neural stem cells) ที่แบ่งตัวและพัฒนาไปเป็นเซลล์ในระบบประสาทอยู่ทุกวัน โดยในภาวะปกติพบว่าในเนื้อสมองบริเวณเดนเตทไจรัสของสัตว์ทดลองมีเซลล์เกิดขึ้นใหม่ประมาณ 9,000 เซลล์ต่อวันหรือคิดเป็น 270,000 เซลล์ต่อเดือน นั่นหมายถึงว่า ถ้าสัตว์ออกกำลังกายก็จะมีปริมาณการสร้างเซลล์ประสาทสูงกว่าเดิมเป็นอย่างมาก

 

มีผู้ศึกษาในหนูขาว (rat) ที่ออกกำลังกายพบว่ามีการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมและลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเซลล์ประสาทมีเดนไดรต์ที่ยาวขึ้น มีความซับซ้อนของโครงสร้างมากยิ่งขึ้น ซึ่งปัจจุบันเราทราบว่าบนเดนไดรต์มีโครงสร้างที่เป็นปุ่มคล้ายเห็ดบ้างคล้ายหนามบ้างที่เรียกว่าเดนไดรติกสไปน์ (dendritic spine) ซึ่งเป็นที่เกิดไซแนปส์ระหว่างเซลล์ประสาทสองตัว หากมีการเรียนรู้เพิ่มมากขึ้นก็จะเกิดเดนไดรติกสไปน์มากขึ้นเกิดจุดเชื่อมต่อวงจรประสาทมากขึ้นก็จะทำให้ไซแนปส์แข็งแรงขึ้นตามลำดับ โดยมีการศึกษาก่อนหน้านี้พบว่าหากหนูทดลองได้รับการเลี้ยงดูในสภาวะแวดล้อมที่สมบูรณ์เหมาะแก่การเรียนรู้ก็จะทำให้ความหนาแน่นของเดนไดรติกสไปน์เพิ่มขึ้นในบริเวณ CA1 ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัส และส่วน dorsolateral stritum  แต่ในเด็กที่จัดอยู่ในกลุ่มอาการดาวน์ (Down’s syndrome)  พบว่าความหนาแน่นของเดนไดรติกสไปน์ของสมองส่วนฮิปโปแคมปัสและในสมองใหญ่ (cerebral cortex) มีปริมาณลดลงเป็นอย่างมาก

 

เมื่อคนเราแก่ตัวลงก็จะมีปัญหาด้านความจำ การเรียนรู้ การรู้คิด หรือมีบางท่านเรียกว่า พุทธิปัญญา (cognitive functions) ในสัตว์ทดลองที่อายุไม่มากพบว่าการออกกำลังกายนอกจากจะเพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทแล้วยังเพิ่มประสิทธิภาพการเรียนรู้  นักวิทยาศาสตร์จึงทดลองนำหนูถีบจักรที่มีอายุมากมาออกกำลังกายโดยการวิ่งแล้วเปรียบเทียบกับหนูที่อายุมากกลุ่มควบคุมและเทียบกับหนูที่อายุรุ่นหนุ่มสาว พบว่าเมื่อนำหนูอายุมากที่ออกกำลังกายมาทดสอบการเรียนรู้จดจำตำแหน่งที่เรียกว่า Spatial learning โดยใช้โมเดลศึกษา คือ  Morris water maze พบว่ามีความจำที่ดีและการเรียนรู้ตำแหน่งได้เร็วกว่าหนูอายุมากที่ไม่ได้ออกกำลังกาย  และการออกกำลังกายทำให้หนูอายุมากที่ออกกำลังกายเพิ่มการสร้างเซลล์ประสาทได้เป็นครึ่งหนึ่งของหนูที่ไม่แก่กลุ่มควบคุม นอกจากนี้โครงสร้างทางสัณฐานวิทยาและคุณสมบัติของเซลล์ประสาทของหนูอายุมากที่ออกกำลังกายก็ไม่ได้แตกต่างจากหนูวัยหนุ่มสาว

 

มีอีกการศึกษาหนึ่งที่น่าสนใจมากโดยนักวิจัยได้ทดลองให้หนูขาวที่ตั้งท้องว่ายน้ำ แล้ววัดค่าปัจจัยต่างๆ ของลูกหนูขาวซึ่งได้แก่ ความจำระยะสั้น (short-term memory) การสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส (hippocampal neurogenesis) และวัดปริมาณสารที่จำเป็นต่อการทำหน้าที่และการอยู่รอดของเซลล์ประสาทที่ชื่อว่า brain-derived neurotrophic factor (BDNF) ในรูปแบบของ mRNA expression  โดยหลังจากวันที่ 15 ของการตั้งท้อง แม่หนูต้องว่ายน้ำวันละ 10 นาทีจนกระทั่งถึงวันที่ตกลูก เมื่อลูกหนูมีอายุได้ 21 วันก็นำมาฝึกในโมเดล step-down avoidance test และในวันที่ 28 ก็นำมาทดสอบเพื่อหาประสิทธิภาพของความจำระยะสั้น จากนั้นวันต่อมาเมื่อทำให้หนูตายแล้วก็ผ่าตัดนำสมองลูกหนูมาตรวจวัดการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัส และวัดการสร้าง BDNF ที่เพิ่มขึ้น

         

คณะผู้วิจัยสรุปผลการศึกษาว่าลูกหนูที่เกิดจากแม่หนูที่ว่ายน้ำในช่วงตั้งท้องมีการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนฮิปโปแคมปัสมากกว่า ประสิทธิภาพความจำระยะสั้นดีกว่า และ ปริมาณ BDNF มากกว่าลูกหนูที่เกิดจากแม่หนูที่ไม่ได้ว่ายน้ำในช่วงตั้งท้อง ซึ่งประสิทธิภาพความจำที่เพิ่มขึ้นเกิดจากการสร้างเซลล์ประสาทที่เพิ่มขึ้น จึงเป็นไปได้ว่าการออกกำลังกายในช่วงตั้งครรภ์อาจเพิ่มประสิทธิภาพการทำงานของสมองในลูกได้ ซึ่งคงต้องศึกษาเพิ่มเติมอีกว่าในคนเราต้องการช่วงเวลาการออกกำลังกายมากน้อยเพียงใดเพื่อให้ปลอดภัยทั้งแม่และลูกในครรภ์

 

 บทสรุป

 

การออกกำลังกายเป็นวิธีสร้างเสริมสุขภาพที่ดีที่สุดวิธีหนึ่งซึ่งนอกจากไม่ได้มีขั้นตอนที่ยุ่งยากแล้วยังไม่ต้องเสียค่าใช้จ่ายที่มากโดยไม่จำเป็น ปัจจุบันเราคงต้องเน้นการแพทย์เชิงรุกกล่าวคือ สร้างสุขภาวะและป้องกันปัญหาไว้ก่อน โดยเฉพาะในปัจจุบันมีโรคต่างๆ มากมาย และโดยเฉพาะโรคด้านสมองที่พบได้มากในผู้สูงอายุ เช่น โรคอัลไซเมอร์ เป็นต้น การลดปัจจัยเสี่ยงโดยการออกกำลังกายจึงน่าจะเป็นส่วนหนึ่งที่อาจช่วยให้สมองมีการสร้างเซลล์ประสาทเพิ่มขึ้นในระดับที่เหมาะสม เกิดการสื่อสารระหว่างเซลล์ประสาทผ่านไซแนปส์ที่แข็งแรงขึ้น และทำงานสอดประสานกันเกิดเป็นวงจรประสาทที่มีประสิทธิภาพ

เอกสารอ้างอิง

1. Ana C. Pereira และคณะ, An in vivo correlate of exercise-induced neurogenesis in the adult dentate gyrus, PNAS,  published online Mar 20, 2007

2. V. A. REDILA และ  B. R. CHRISTIE, EXERCISE-INDUCED CHANGES IN DENDRITIC STRUCTURE AND COMPLEXITY IN THE ADULT HIPPOCAMPAL DENTATE GYRUS, Neuroscience, 137 (2006) 1299–1307

3. Munehiro Uda และคณะ, Effects of chronic treadmill running on neurogenesis in the dentate gyrus of the hippocampus of adult rat, B R A I N R E S E A R C H,  1 1 0 4 ( 2 0 0 6 ) 6 4 – 7 2

4. Henriette van Praag และคณะ, Exercise Enhances Learning and Hippocampal Neurogenesis in Aged Mice, The Journal of Neuroscience, September 21, 2005, 25(38):8680–8685

5. Golo Kronenberg และคณะ, Physical exercise prevents age-related decline in precursor cell activity in the mouse dentate gyrus, Neurobiology of Aging, 27 (2006) 1505–1513

 

 

Pheromones & Adult

 

คำว่า ฟีโรโมน (pheromone) นั้นเกิดจากการรวมกันขอคำในภาษากรีก “pherein” ที่แปลว่า to carry และ “hormon” ที่แปลว่า to excite  โดยกลุ่มนักวิจัยยุคแรก คือ Karlson และ Luscher  ได้คิดค้นคำนี้ในปี ค.ศ. 1959 และอาจเรียกฟีโรโมนว่า ecto-hormones กล่าวคือ เป็นสารเคมีที่หลั่งออกจากร่างกายแล้วไปมีผลต่อพฤติกรรมของสิ่งมีชีวิตชนิด (สปีชีส์) เดียวกัน  เช่น ฟีโรโมนที่มดหลั่งออกมาไม่ได้มีผลต่อพฤติกรรมของมนุษย์ และฟีโรโมนที่มนุษย์เราผลิตขึ้นก็มีผลต่อมนุษย์เราด้วยกันเองเท่านั้น เป็นต้น เมื่อโมเลกุลของฟีโรโมนถูกหลั่งออกจากร่างกายทั้งจากระบวนการของร่างกายเราเองและปฏิกิริยาชีวเคมีของแบคทีเรียที่อาศัยอยู่บริเวณนั้น เช่น จากบริเวณรักแร้ สารคัดหลั่งที่อวัยวะเพศ น้ำปัสสาวะ และผิวหนังทั่วไป เป็นต้น เดินทางผ่านตัวกลางในอากาศ เมื่อจับกับตัวรับซึ่งคาดว่าเป็นตัวรับชนิดที่เรียกว่า vomeronasal receptors ที่จมูกแล้วจึงส่งสัญญานข้อมูลไปยัง olfactory bulb และประมวลผลขั้นสูงยังสมองส่วนต่างๆ ต่อไป

ในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม สารที่ให้กลิ่น (odorant) ที่ถูกสูดดมผ่านเข้าไปยังจมูกซึ่งไปจับกับตัวรับที่จำเพาะบนเยื่อหุ้มเซลล์ของเซลล์ประสาทรับกลิ่น (olfactory receptor neuron) ที่อยู่บนเยื่อ olfactory epithelium เมื่อเซลล์ประสาทดังกล่าวถูกกระตุ้นจึงส่งสัญญาณประสาทออกไปทางแอกซอนที่มัดเป็นเส้นประสาท olfactory nerve เข้าสู่ออลแฟกตอรีบัลบ์  โดยแอกซอนดังกล่าวเกิดการขดกันไปมาเป็นโครงสร้างที่เรียกว่า glomulerus ซึ่งจะเกิดไซแนปส์กับเดนไดรต์ของเซลล์ประสาทที่ชื่อว่า เซลล์ไมทรัล (mitral cell) และเซลล์อื่นๆ 

 

ภาพจาก http://www.colorado.edu/kines/iphy4480tsai/Lecture24.html

 ต่อจากนั้นเซลล์ไมทรัลจะส่งข้อมูลผ่านแอกซอนไปเกิดไซแนปส์กับเซลล์ประสาทในส่วน piriform cortex ซึ่งเกี่ยวข้องกับการระบุกลิ่น amygdale ซึ่งเกี่ยวข้องกับอารมณ์ การประทะสังสรรค์ทางสังคมและการตระหนักรู้ถึงสัตว์ใรสปีชีส์เดียวกัน และ entorhinal cortex ซึ่งเป็นโครงสร้างที่เชื่อมต่อกับสมองส่วนฮิปโปแคมปัสที่ทำหน้าที่เกี่ยวข้องความจำและการเรียนรู้ การรับสัมผัสกลิ่นมีความเกี่ยวข้องกับความจำประเภทที่เรียกว่า olfactory memory มนุษย์เราต้องสัมผัสโมเลกุลจากกลิ่นจำนวนมาก เซลล์ประสาทที่โพรงจมูกมีอัตราการทำลายและเกิดการสร้างใหม่อยู่ตลอดเวลา เซลล์ต้นกำเนิดในโพรงจมูกที่ชื่อ globose basal cell (GBCs) ก็มีการแบ่งตัวทดแทนในภาวะปกติและในภาวะที่เกิดการบาดเจ็บเล็กน้อย และเมื่อเกิดภาวะบาดเจ็บขั้นรุนแรงเซลล์ต้นกำเนิดที่ชื่อ horizontal basal cell (HBCs) ก็จะทำหน้าที่แบ่งตัวให้เซลล์ที่หลากหลายชนิดกว่าเซลล์ต้นกำเนิดประเภทแรก เซลล์ต้นกำเนิดประสาทเมื่อแบ่งตัวที่บริเวณ subventricular zone ในส่วนหน้าของโพรงสมองด้านข้างแล้วจะต้องเดินทางไปยัง olfactory bulb และพัฒนาเป็นเซลล์ประสาทที่โตเต็มที่เพื่อทำหน้าจำเพาะในระบบประสาทรับกลิ่น คณะนักวิจัยจากแคนาดา อังกฤษและสหรัฐอเมริกา ได้ศึกษาบทบาทของฟีโรโมนต่อการเกิดใหม่ของเซลล์ประสาท โดยเลี้ยงหนูถีบจักรเพศผู้ซึ่งปล่อยให้ปัสสาวะลงพื้นดินได้ตามปกติ จากนั้นนำดินที่พื้นซึ่งมีปัสสาวะปนอยู่ด้วยให้หนูเพศเมียสูดดม โดยในน้ำปัสสาวะของหนูถีบจักรเพศผู้มีฟีโรโมนเป็นองค์ประกอบส่วนหนึ่ง พบว่าในหนู่หกลุ่มนี้มีระดับการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดประสาททั้งในส่วนเดนเตตไจรัสและในบริเวณ subventricular zone เพิ่มขึ้น ส่วนหนูเพศเมียที่ดมกลิ่นมะพร้าวหรือกลิ่นอัลมอนด์กลับไม่พบการเพิ่มขึ้นของการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในทั้งสองบริเวณดังกล่าว การกำจัดเทสโทสเตอโรน (testosterone) ทำให้ไม่สามารถตรวจพบฟีโรโมนในน้ำปัสสาวะเนื่องจากฮอร์โมนดังกล่าวเป็นสารตั้งต้นในการสร้างฟีโรโมน คณะนักวิจัยจึงตัดอัณฑะของหนูถีบจักรเพศผู้เพื่อไม่ให้มีสารตั้งต้นในการสร้างฟีโรโมน จากนั้นนำเอาดินที่พื้นของหนูกลุ่มนี้ไปให้หนูถีบจักรเพศเมียสูดดม จากการทดลองไม่พบการเพิ่มขึ้นของการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ทั้งในส่วน subventricular zone และในออลแฟกตอรีบัลบ์

 

จากความรู้ที่ว่าหนูถีบจักรเพศเมียมีความพึงพอใจต่อกลิ่นของหนูถีบจักรเพศผู้ที่ไม่เป็นหมันและกลิ่นของหนูที่เป็นผู้นำกลุ่ม (dominant-male mice) นักวิจัยจึงเปรียบเทียบผลของฟีโรโมนในปัสสาวะระหว่างหนูผู้นำกับหนูผู้ตามต่อการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ทั้งในส่วนเดนเตตไจรัสและในออลแฟกตอรีบัลบ์ จากการทดลองพบว่าหนูถีบจักรเพศเมียที่ได้รับฟีโรโมนจากหนูถีบจักรเพศผู้ที่เป็นผู้นำมีการเพิ่มการแบ่งตัวสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในส่วนเดนเตตไจรัสร้อยละ 29และในบริเวณ subventricular zone ร้อยละ 23 โดยเปรียบเทียบกับหนูถีบจักรเพศเมียที่ได้รับฟีโรโมนจากหนูถีบจักรเพศผู้ที่เป็นผู้ตาม

 

เนื่องจากมีข้อมูลหลายส่วนสนับสนุนว่าฟีโรโมนออกฤทธิ์ผ่าน vomeronasal system แต่จากการศึกษาก่อนหน้าพบว่าเมื่อให้สารหลั่งล้างในจมูก (intranasal irrigation) คือ ZnSO4 ซึ่งมีผลทำลายเซลล์ประสาทรับกลิ่นหลักใน main olfactory epithelium แต่ไม่ได้มีผลต่อ vomeronasal system พบว่าสามารถทำลายความพึงพอใจของหนูเพศเมียต่อกลิ่นปัสสาวะจากหนูเพศผู้ที่เป็นผู้นำและจากหนูที่ไม่ถูกตัดอัณฑะ นักวิจัยกลุ่มนี้จึงทดลองหลั่งล้างช่องจมูกของหนูถีบจักรเพศเมียโดยเปรียบเทียบกับการใช้น้ำเกลือเป็นสารหลั่งล้าง จากการทดลองไม่พบว่ามีการเพิ่มการแบ่งตัวสร้างเซลล์ประสาทใหม่ทั้งในส่วนเดนเตตไจรัสและในบริเวณ subventricular zone ดังนั้น ผลของฟีโรโมนจากหนูถีบจักรเพศผู้ออกฤทธิ์ผ่านระบบประสาทรับกลิ่นหลัก (main olfactory system) ของหนูถีบจักรเพศเมียในการเพิ่มการเกิดใหม่ของเซลล์ประสาททั้งในส่วนเดนเตตไจรัสและในบริเวณ subventricular zone

 

สารบ่งชี้ (marker) ที่นักวิจัยใช้ตรวจวัดเซลล์ประสาทตั้นต้น (neuronal progenitor) คือ doublecortin โดยพบว่าฟีโรโมนจากหนูถีบจักรเพศผู้เพิ่มเซลล์ประสาทตั้นต้นในสมองของหนูถีบจักรเพศเมียส่วน subventricular zone ร้อยละ 55 และในเดนเตตไจรัสร้อยละ 38 และเมื่อตรวจวัดเซลล์ประสาทที่เจริญเต็มที่ (mature neurone) หลังจากฉีด bromodeoxyuridine (BrdU) ได้ 4 สัปดาห์ โดยใช้สารบ่งชี้เซลล์ประสาทที่เจริญเต็มที่ คือ NeuN พบเซลล์ที่มีทั้ง BrdU และ NeuN ในออลแฟกตอรีบัลบ์ร้อยละ 38 และในส่วนเดนเตตไจรัสร้อยละ 47

ดังนั้นฟีโรโมนจากหนูถีบจักรเพศผู้ออกฤทธิ์ผ่านระบบประสาทรับกลิ่นหลักโดยเพิ่มทั้งการแบ่งตัวของเซลล์ต้นกำเนิดประสาทและการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองส่วนออลแฟกตอรีบัลบ์และเดนเตตไจรัสของหนูถีบจักรเพศเมีย

 

คณะผู้วิจัยจึงได้ศึกษาเพิ่มเติมโดยนำส่งฮอร์โมน Luteinizing hormone (LH) ใต้ผิวหนัง (subcutaneous) พบการแบ่งตัวของเซลล์ในส่วนเดนเตตไจรัสเพิ่มขึ้นร้อยละ 53 และในบริเวณ subventricular zone เพิ่มขึ้นร้อยละ 29 นอกจากนี้เมื่อให้ LH แก่หนูเพศเมียที่ถูกตัดรังไข่ ยังพบการแบ่งตัวของเซลล์ในส่วนเดนเตตไจรัสและ subventricular zone ซึ่งแสดงว่าผลที่เกิดขึ้น เกิดจาก LH โดยตรงไม่ได้เป็นผลจากฮอร์โมนเอสโตรเจน เมื่อตรวจวัดเซลล์ประสาทที่โตเต็มที่ในสมองส่วนออลแฟกตอรีบัลบ์และเดนเตตไจรัสของหนูถีบจักรเพศเมีย พบว่ามีอัตราเพิ่มขึ้นร้อยละ 41 และร้อยละ 33 ตามลำดับ

 

อย่างไรก็ตามเมื่อคณะนักวิจัยได้ตัดแต่งพันธุกรรมหนูถีบจักรเพศเมียโดยยับยั้งการทำงานของยีนสำหรับตัวรับ LH (Luteinizing hormone receptor) พบว่าหนูถีบจักรเพศเมียทั้งกลุ่มที่ปกติและกลุ่มที่ถูกยับยั้งการทำงานของยีนสำหรับตัวรับ LH มีการแบ่งตัวของเซลล์ในบริเวณ subventricular zone ร้อยละ 22 เฉพาะหนูถีบจักรเพศเมียกลุ่มที่ปกติที่มีตัวรับ LH เท่านั้นที่พบการแบ่งตัวของเซลล์ในส่วนเดนเตตไจรัสเพิ่มขึ้นร้อยละ 30 และเนื่องจากฟีโรโมนเพศชายมีผลเพิ่มทั้งฮอร์โมน LH และโปรแลกติน นักวิจัยจึงทดลองอีกขึ้นโดยให้โปรแลกตินใต้ผิวหนัง พบว่ามีการแบ่งตัวของเซลล์ในส่วน subventricular zone เท่านั้น  และเมื่อยับยั้งการทำงานของยีนสำหรับตัวรับโปรแลกตินไม่พบว่ามีการแบ่งตัวของเซลล์ในส่วน subventricular zone ดังนั้นผลของฟีโรโมนจากหนูถีบจักรเพศผู้เกิดจากฮอร์โมนโปรแลกติน (prolactin) ไปมีผลต่อออลแฟกตอรีบัลบ์และฮอร์โมน Luteinizing hormone ไปมีผลส่วนเดนเตตไจรัส

 

เมื่อคณะนักวิจัยยับยั้งกระบวนการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ทั้งในส่วนเดนเตตไจรัสและในออลแฟกตอรีบัลบ์ โดยใช้สารยับยั้งการแบ่งตัวแบบไมโตซิสของเซลล์ตั้งต้นประสาท คือ cytosine arabinoside (AraC) พบว่าสามารถยับยั้งพฤติกรรมของหนูถีบจักรเพศเมียในการเลือกหนูถีบจักรเพศผู้ที่เป็นใหญ่ในกลุ่ม นักวิจัยจึงสรุปว่าการเกิดใหม่ของเซลล์ประสาทอาจมีบทบาทในพฤติกรรมความพึงพอใจในการเลือกคู่ครอง

ความสำคัญของระบบฟีโรโมนต่อการเกิดใหม่ของเซลล์ประสาทในสมองมนุษย์อาจคล้ายคลึงกับกลไกที่เกิดขึ้นในสมองของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชนิดอื่นๆ และจากการศึกษาภาพถ่ายสมองโดยใช้เทคนิค functional Magnetic Resonance Imaging  (fMRI) พบว่าบริเวณสมองส่วนไฮโปธารามัสของเพศหญิงถูกกระตุ้นเมื่อได้รับกลิ่นจากสารเคมีที่เป็นอนุพันธุ์ของสารที่หลั่งจากรักแร้ของเพศชาย นอกจากนี้ยังมีรายงานว่าสารสกัดจากสารคัดหลั่ดของรักแร้มีผลต่ออารมณ์และระดับการหลั่งฮอร์โมน LH จึงเป็นไปได้ว่าฟีโรโมนอาจจะเกี่ยวข้องกับความยืดหยุ่นของสมองในระดับการสร้างเซลล์ประสาทใหม่ในสมองของมนุษย์

 

เอกสารอ้างอิง

1.      Gloria et al, Male pheromone-stimulated neurogenesis in the adult female brain: possible role in mating behavior, Nature Neuroscience, Published online 1 July, 2007

2.      Cynthia D Duggan and John Ngai, Scent of a stem cell, Nature Neuroscience, volume 10, June 2007, 673-674

3.      James V. Kohl et al, Human Pheromones: Integrating Neuroendocrinology and Ethology, Neuroendocrinology Letters,  volume 22,  2001, 309–321

4.      Jason G Emsley et al, Adult neurogenesis and repair of the adult CNS with neural progenitors, precursors, and stem cells, Progress in Neurobiology, volume 75, April 2005, 321-341

5.      Peter Mombaerts, Genes and ligands for odorant, vomeronasal and taste receptors, Nature Review Neuroscience, Volume 5, April 2004, 263-278