La neurogenesi è il processo di formazione di nuove cellule nervose (neuroni e cellule gliali) da cellule staminali neurali o da cellule progenitrici; nel caso specifico della nascita di cellule gliali, è indicata come gliogenesi. Svolge un ruolo centrale nel neurosviluppo.
La neurogenesi include il sotto-processo della neuritogenesi, cioè la genesi di nuovi neuriti; la neuritogenesi include un ulteriore sotto-processo, la dendritogenesi, cioè lo sviluppo dell'arborizzazione dei dendriti.
Nel processo di sviluppo del sistema nervoso centrale, si affianca alla sinaptogenesi, cioè alla nascita di nuove connessioni tra i neuroni, e alla neurotrofia, cioè al processo di sostegno allo sviluppo di neuriti (i precursori dei neuroni), per cui le cellule staminali neurali sopravvivono e iniziano maggiormente a differenziarsi in nuovi neuroni. Infine, si affianca alla neuroprotezione, cioè all'insieme di azioni per contrastare o prevenire malattie neurodegenerative, e all'angiogenesi, cioè alla generazione di nuovi vasi sanguigni a partire da quelli pre-esistenti. La sinaptogenesi e la neurogenesi sono collegate nel momento in cui nasce il punto di contatto tra sinapsi nei dendriti, cioè la spina dendritica (spinogenesi).
Caratteristiche e stadi
Il processo di neurogenesi è molto attivo durante lo sviluppo prenatale ed è responsabile del popolamento del cervello in crescita con neuroni.
La neurogenesi avviene in misura limitata anche nell'adulto in delle zone precise del cervello, dette "zone neurogeniche". In particolare, il cervello riesce a formare nuove cellule staminali neurali (cellule non ancora differenziate) nel giro dentato, una zona della formazione dell'ippocampo che può aumentare e diminuire di volume nel tempo. La seconda zona neurogenica è la zona subventricolare.
La neurogenesi è un processo diviso in tre stadi: proliferazione cellulare (cioè il momento in cui nasce una nuova cellula staminale neurale non ancora differenziata), differenziazione neuronale (il 90% circa diventa neuriti, i precursori dei neuroni, mentre il 10% circa diventa cellule gliali) e sopravvivenza cellulare; le nuove cellule possono infatti decadere e non sopravvivere per apoptosi, cioè morte programmata delle cellule nervose. La promozione della sopravvivenza delle cellule staminali neurali fino alla nascita di un maggior numero di neuriti (neuritogenesi) è detto "neurotrofia".
La neurogenesi fornisce nuovi elementi neuronali ad un circuito, per cui può essere considerata una forma di plasticità neuronale (insieme alla plasticità sinaptica relativa all'efficienza di trasmissione sinaptica alla plasticità strutturale relativa alla loro struttura assonale o dendritica e alla plasticità intrinseca relativa alle proprietà elettriche intrinseche dei neuroni). La neurogenesi è un processo che è stato riscontrato in forma ancora potente anche negli anziani novantenni. La neurogenesi ha luogo nel giro dentato dell’ippocampo nel quale sono presenti cellule madri e neuroni immaturi dalla prima infanzia fino ai 78 anni di età.
La neurogenesi è stata osservata anche in alcuni animali (come i roditori) nel bulbo olfattivo e in alcuni esperimenti basati sul labirinto acquatico di Morris, in cui alcuni topi devono nuotare fino a trovare una piattaforma su cui possono poggiarsi.
Incremento della neurogenesi
La neurogenesi nel giro dentato è stimolata dall'apprendimento di qualunque materia di studio, per cui nascono nuove cellule nel giro dentato; se il discente è anche motivato e riesce a gestire fattori negativi come l'ansia, l'ambiente di apprendimento è ottimale. La ripetizione, per cui avviene la memorizzazione delle informazioni nella memoria a lungo termine, permette di tenere le cellule vive e attive invece che lasciarle decadere. La forma più potente e efficace di ripetizione è la ripetizione dilazionata a intervalli crescenti, per cui si sfrutta contemporaneamente l'effetto spaziatura, l'effetto ritardo e le scoperte sulla curva dell'oblio. La ripetizione spaziata funziona con svariate materie di studio, inclusa la ginnastica e la performance musicale, e tramite i software di flashcard su mezzi portatili (e.g., smartphone), si può applicare anche all'acquisizione delle lingue straniere. Quest'ultimo, se svolto in modo costante, riesce anche a contrastare il declino cognitivo legato al decadimento del cervello durante la vecchiaia. Uno stile di vita che non è caratterizzato dal life-long learning (LLL) è il maggiore ostacolo alla neurogenesi soprattutto negli adulti.
La neurogenesi è anche migliorabile attraverso dei comportamenti nel proprio stile di vita, per cui subisce degli effetti positivi indiretti.
Infatti, è migliorabile con l'esercizio aerobico, come ad esempio la corsa: l'esercizio aerobico aumenta il numero di cellule generate e dunque il volume e la neuroplasticità nelle zone neurogeniche di questa importante area del cervello in base ai test sugli animali. Pertanto, la sedentarietà ostacola in modo indiretto la neurogenesi.
Il testosterone ha effetti sulla sopravvivenza di nuovi neuroni, cioè sul terzo stadio della neurogenesi all'interno del giro dentato e ha anche effetti neuroprotettivi. Il testosterone si può produrre naturalmente attraverso il proprio stile di vita (sonno di qualità, alimentazione e sollevamento pesi basato su carichi molto pesanti sollevati poche volte).
Un altro fattore è un buon quantitativo di sonno, siccome uno scarso sonno ostacola la neurogenesi nell'ippocampo. Pertanto, sia il sonno che un generico periodo di riposo anche breve permette il consolidamento della memoria (Karni et al., 1994); durante il sonno si consolidano sia la memoria dichiarativa (fase nREM, caratterizzata da onde delta) che procedurale (fase nREM, caratterizzata da onde gamma) e svariate teorie spiegano come si consolida (e.g., teoria opportunistica della memoria). Dunque, durante il sonno si consolida la memoria a lungo termine. In generale, un bambino e ragazzino di età scolare fino ai 12 anni dovrebbe dormire da 9 a 12 ore al giorno, mentre un adolescente fino a 18 anni dovrebbe dormire da 8 a 10 ore al giorno per evitare problemi di apprendimento e anche di altra natura, come ad esempio gli sbalzi d'umore, problemi cardiovascolari e obesità. Delle pessime abitudini di studio e l'uso eccessivo di dispositivi elettronici prima di dormire diminuiscono le ore di sonno. Dopo i 18 anni (anzianità inclusa), non esiste una stima esatta del sonno consigliato per la neurogenesi, ma in generale un adulto che dorme meno di 7 ore ha il 30% di probabilità in più di sviluppare una malattia coronarica e altre malattie annesse, per cui esiste una stima minima per non sviluppare malattie. In base all'ora in cui ci si deve svegliare ogni giorno (e.g., per andare a scuola o al lavoro), dunque si calcola all'indietro l'orario in cui andare a letto e si rende una routine fissa, per cui il ciclo circadiano non viene costantemente alterato; per esempio, un adulto che deve alzarsi alle 6:00 andrà a letto entro le 23:00. Dunque, non esiste l'orario universale migliore per andare a letto eccetto per il fatto che è sconsigliato stare sistematicamente svegli in piena notte per non scombussolare il naturale ritmo circadiano: l'orario migliore dipende in parte dalla propria età incrociata con la propria routine quotidiana. Anche la qualità del sonno è una variabile fondamentale, siccome il sonno rischia di essere disturbato anche se è svolto nella quantità necessaria: per assicurare una buona igiene del sonno, la camera deve essere completamente buia e silenziosa, totalmente senza luce naturale e luci artificiali (e.g., spie accese); inoltre, deve essere silenziosa e non si deve leggere da schermi luminosi prima di dormire. In caso si voglia leggere, si può optare per libri e documenti cartacei. Inoltre, è necessario evitare svolgere attività iperstimolanti come la ginnastica e assumere alcol e caffeina, in modo tale da limitare il risveglio prima del sonno (pre-sleep arousal, PSA). Prima di dormire, si può ascoltare musica rilassante. In sintesi, la carenza di sonno ostacola anch'essa in modo indiretto la neurogenesi insieme a una scarsa qualità del sonno.
Dopodiché, una dieta ricca di grassi non buoni e zuccheri/glucidi negli adulti ostacola la neurogenesi nell'ippocampo, oltre ad avere altri effetti negativi (e.g., rischio di sviluppare il diabete e invecchiamento della pelle tramite glicazione delle catene proteiche di collagene). Quindi, una generica restrizione calorica (i.e., una dieta ipocalorica) e l'evitamento di zuccheri aggiunti (i.e., di cibi che hanno un alto indice glicemico e che dunque portano a innalzare molto la glicemia) promuovono la neurogenesi. Anche l'abuso di alcol ostacola la neurogenesi, per cui la moderazione nel consumo di alcol promuove la neurogenesi e gli effetti benefici del consumo moderato di alcol a livello cardiovascolare. Un esempio di dieta salutare è la dieta mediterranea, a cui si aggiunge la dieta di Okinawa.
Il digiuno intermittente molto probabilmente promuove la neurogenesi in base al risultato di svariati studi scientifici sui ratti e a una revisione di studi, ma uno studio in particolare smentisce il nesso tra digiuno intermittente e neurogenesi. Le statistiche indicano che gli effetti benefici del digiuno intermittente si ottengono se si aspetta da 10 a 16 ore tra un pasto e l'altro; la colazione non andrebbe mai saltata siccome saltare la colazione aumenta il rischio di malattie cardiovascolari, per cui la soluzione migliore è fare una colazione abbondante e la cena e saltare il pranzo. Inoltre, un intervallo di 8 ore o meno tra il primo e il secondo pasto di una giornata in contesto di digiuno intermittente aumenta del 91% il rischio di morte per malattie cardiovascolari; il rischio è ancora più alto in persone già affette da malattie cardiovascolari e/o cancro; pertanto, devono passare più di 8 ore. Tuttavia, uno studio scientifico spiega che il nesso tra il digiuno intermittente e la statistica del 91% non è chiaro.