Второй мозг
Утро сложилось не в вашу пользу. Вы опоздали на работу, пропустили очень важное совещание и у шефа есть все причины для негодования в ваш адрес. Во время ланча вы проходите мимо бара с легкими закусками и выбираете хорошую порцию сытной пищи.
Вы никак не способны совладать с собой — во время стресса мозг ищет компенсацию в пище. Все это широко известные факты.
А вот что вы, вероятнее всего, не знали, — реальный «виновник» в этом не тот мозг, который, как известно, расположен в черепе, а совсем другой.
Именно так, второй ваш мозг.
Тело содержит отдельную нервную систему, достаточно сложную, чтобы взять на себя буквально роль второго мозга (ну может быть не совсем полностью?).
Этот «второй мозг» состоит из примерно 500 млн нейронов.
Это примерно в 5 раз больше чем в мозге крысы, — и протяженностью около 9 метров, от пищевода до ануса.
И это как раз тот самый мозг, который заставляет тянуться к шоколаду, чипсам или печенью во время стресса.
Расположенная внутри стенок пищеварительного тракта желудочно-кишечная нервная система, давно известна своим влиянием на пищеварение. Сегодня, похоже, стала известна ее важная роль еще и в психическом благополучии. Она может работать как полностью автономно, так и во взаимной связи с головным мозгом, при этом ее роль и влияние находятся вне пределов вашего сознания.
Желудочно-кишечная нервная система (ЖКНС) помогает различить внешнюю угрозу и затем оказывает влияние на реакцию и поведение. «Желудочно-кишечный тракт посылает в головной мозг очень большой объем жизненно-важной информации, которая критична для выживания и ощущения благополучия, однако она почти никак не доходит до сознания», говорит Майкл Гершон (Columbia-Presbyterian Medical Center, New York).
Для справки: ядра нервов ЖКНС лежат в основном в эволюционно древних отделах продолговатого и промежуточного мозга.
Если даже не профессиональным взглядом заглянуть внутрь человеческого тела, то трудно не заметить головной мозг и нервные волокна, идущие от его клеток в составе спинного мозга. ЖКНС представляет собой обширную сеть объединенных нейронов, залегающую в виде двуслойного сплетения внутри стенок желудочно-кишечного тракта по всей его длине.
Будучи менее заметной, эта часть нервной системы оставалась долго скрытой и была обнаружена лишь в середине 19-го века. Как часть автономной нервной системы эта сеть периферических нервов управляет функциями внутренних органов. Ее также правильно будет рассматривать как эволюционно древнюю первооснову всей нервной системы, возникшую у первых позвоночных 500 миллионов лет назад, которая усложняясь в ходе эволюции, преобразовалась в современный мозг.
Пищеварение — сложный процесс, поэтому нет ничего удивительного в том, что для его регуляции существует отдельная нейронная сеть.
Пищеварительная нервная система отвечает за процессы механического перемешивания пищи в желудке, координирует сокращение круговой мускулатуры и всех сфинктеров на протяжении кишечника для того чтобы обеспечивать поступательное продвижение пищи, она также поддерживает разную биохимическую среду и уровень кислотности внутри каждой отдельной секции пищеварительного тракта, обеспечивая ферментам необходимые условия для их работы.
Но также есть еще одна немаловажная причина, по которой нервная сеть пищеварительного канала является такой сложной системой и нуждается в большом количестве нейронов — это наша еда, которая порой может быть преисполнена опасности.
Подобно коже, кишечник должен воспрепятствовать проникновению с пищей внутрь из внешней среды таких потенциально опасных агентов как вирусы или микробы.
Как только патогенный фактор пересекает запретную линию клетки иммунной системы, которых достаточно много внутри стенок кишечника выделяют специальные вещества, включая гистамин, которые сообщают об опасности нейронам пищеварительной нервной системы.
Пищеварительный мозг вызывает диарею, либо вместе с этим также подает сигналы наверх в головной мозг, вызывая тошноту, активирует рвотный рефлекс.
Просвет кишечника и нервные сплетения желудочно-кишечного тракта
Не обязательно быть гастроэнтерологом, чтоб осознавать эти реакции, или быть может более тонкие ощущения в животе, которые сопровождают эмоции, такие как тревога, волнение, или страх в период стресса.
На протяжении тысячелетий люди были убеждены, что желудочно-кишечный тракт связан с мозгом и оказывает влияние на здоровье. Только в последнее столетие эта связь была подробно изучена. Двумя пионерами в этой области были американский врач Б. Робинсон (опубликовал в 1907 году свой труд под названием «The Abdominal and Pelvic Brain») и его современник британский физиолог И. Лэнгли, который придумал термин «желудочно-кишечная нервная система».
Примерно в то же время стало известно, что ЖКНС способна функционировать автономно даже в том случае, когда главный канал связи с головным мозгом — блуждающий нерв (n.vagus) — поврежден, нервная система кишечника может и дальше координировать пищеварение. Несмотря на эти открытия, интерес к нервной системе пищеварительного тракта как к отдельному мозгу пропал вплоть до 90-х годов XX века, когда вновь возникла т.н. область нейрогастроэнтерологии.
Сегодня мы знаем, ЖКНС не просто автономная нервная сеть, но также оказывает свое влияние на головной мозг.
Фактически около 90% всех сигналов, которые получает головной мозг через блуждающий нерв приходит не снаружи, но изнутри, от сети нейронов внутри пищеварительного тракта. (American Journal of Physiology — Gastrointestinal and Liver Physiology, vol 283, p G1217).
Второй мозг — гормоны желудочно-кишечного тракта
Фактор радости и гормоны желудочно-кишечного тракта
Второй мозг имеет много схожих признаков с основным, расположенным в черепе. Он также состоит из ряда различных нейронов связанных в общее сплетение глиальными клетками. Он имеет свой собственный аналог гематоэнцефалического барьера, для сохранения равновесия с окружающей средой.
Нервная ткань собственного организма распознается как чужеродная иммунными клетками крови. Тем не менее, активный обмен веществ с нервной тканью осуществляется кровеносной системой через специальный гематоэнцефалический барьер.
Вся нервная система отделена от организма гематоэнцефалическим барьером, нарушение в нем может спровоцировать тяжелые аутоиммунные заболевания всей нервной системы.
А также второй мозг вырабатывает большое число различных гормонов и около 40 типов нейромедиаторов точно такого же типа, как и в головном мозге. Фактически считается, что нейронами желудочно-кишечного тракта синтезируется столько же дофамина, сколько всеми нейронами головного мозга.
Для справки: Дофамин — нейромедиатор и гормон. Гормон вырабатывается в надпочечниках и не проникает через гематоэнцефалический барьер. Нейромедиатор выполняет функцию передачи сигнала между нервными клетками, является главным нейромедиатором в системах принятия решений, мотивации и ожидаемого вознаграждения.
Т.н. дофаминергические нервные пути отвечают за возникновения чувства наслаждения, удовольствия. Косвенно влияет на физическую активность, сердечную деятельность и выработку целого ряда других гормонов. Снижает артериальное давление, уменьшает синтез инсулина, защищает изнутри стенки кишечника. Выработка дофамина начинается уже в предвкушении возможной будущей награды и удовольствия, окрашивая ожидание приятными эмоциями.
Дофамин-нейромедиатор не проникает в нервную систему извне, а его концентрация и влияние на эти ощущения и систему принятия решений с чувством вознаграждения зависят только от способности специальных нейронов к его выработке.
Искусственное введение его в составе лекарственных препаратов влияет только на отдельные органы и по универсальному принципу обратной связи может подавлять синтез собственного. По некоторым сведениям лица с нарушением синтеза и транспортировки дофамина в головном мозге встречают трудности с принятием решений, активным действием, нет ожидания награды, осознается она внятно или нет. Прим. пер.
Схема работы синапса с выделением нейромедиатора в синаптическую щель
Еще также удивительно то, что около 95% серотонина, присутствующего единовременно в организме, находится в нервной системе пищеварительного тракта.
Для справки: Серотонин — еще один важный гормон и нейромедиатор. В роли последнего он ответственен за познавательную и двигательную активность, стрессоустойчивость, эмоции радости и удовлетворения. Недостаток серотонина встречается при депрессии. Прим. пер.
Что все эти нейромедиаторы делают в желудочно-кишечном тракте? В головном мозге дофамин является сигнальной молекулой, которая связана с т.н. системой вознаграждения и чувством удовольствия.
Этот же дофамин выполняет такую же роль сигнальной молекулы в кишечнике, передавая импульс между нейронами ЖКТ и координируя сокращения круговой мускулатуры, например в толстом кишечнике. (Недостаток дофамина параллельно, лишая способности быстро принимать решения, активно действовать, испытывать радость и наслаждение, вполне способен нарушить всю перистальтику толстого кишечника, вызывая например его парез или запоры).
Серотонин, еще один медиатор сигналов в ЖКНС, известен как «молекула удовлетворенности». Он отвечает за устойчивость к депрессии, регулирует сон, аппетит и температуру тела. Это далеко не весь перечень его влияний. Серотонин, вырабатываемый в кишечном тракте, и попадая в общий кровоток, играет важную роль в восстановлении клеток печени и легких. Помимо этого известна его роль в регуляции плотности костей и формировании скелета, а также развитии и функционировании сердечной мышцы (Cell, vol 135, p 825).
А как насчет настроения? Очевидно, что второй мозг расположенный в желудочно-кишечном тракте никак не проявляет эмоции, но способен ли он оказывать влияние на психо-эмоциональные переживания, возникающие у нас в голове? Согласно современным представлениям, нейромедиаторы, вырабатываемые нейронами желудочно-кишечного тракта, не способны попасть в головной мозг, однако теоретически они, все-таки могут проникнуть в небольшие области мозга, где уровень проницаемости гематоэнцефалического барьера выше, например, в гипоталамус.
Как бы там ни было, нервные сигналы, посылаемые из желудочно-кишечного тракта в головной мозг, бесспорно, затрагивают настроение. (Скорее всего, неверно полагать, что эти сигналы касаются только расположения духа и примитивно не выходят за пределы чувства насыщения пищей, лишь передавая ощущение сытости либо голода. Возможно, стоит внимательнее присмотреться к параллелям между усвоением пищи, например, и ходом мыслей у некоторых. Прим. пер.). И действительно, исследование, опубликованное в 2006 году, подтверждает, что стимуляция блуждающего нерва может быть эффективным лечением хронической депрессии, устойчивой к другим видам терапии. (The British Journal of Psychiatry, vol 189, p 282).
Схема связи нервного сплетения желудочно-кишечного тракта и головного мозга
Nervus vagus — главный вегетативный и самый длинный нерв, выходит из древнего продолговатого мозга, является смешанным, своими чувствительными, вегетативными и двигательными волокнами иннервирует почти все внутренние органы: сердце, легкие, весь ЖКТ и дотягивается до входа в таз, а снаружи чувствительными волокнами иннервирует только кожу ушной раковины и слуховой проход.
Такие сигналы от ЖКТ в головной мозг, возможно, объясняют, почему употребление жирной пищи поднимает настроение. При проглатывании жирные кислоты распознаются рецепторами клеток внутреннего слоя пищеварительного тракта и передают информацию в головной мозг. Эти сигналы заключают в себе не просто информацию о том, что вы только что съели.
Исследователи, просканировав, сравнили мозг добровольцев. Двум группам демонстрировали изображения и музыку подобранные специально, чтобы вызвать печаль и уныние. Те, кто употребил дозу жирных кислот, продемонстрировали в ответ менее выраженную реакцию, чем те, кто просто выпил слегка слабосоленый физраствор. В целом степень реакции у первой группы примерно наполовину была меньше, чем у второй. (The Journal of Clinical Investigation, vol 121, p 3094).
Существует и другое свидетельство связи второго и головного мозга в случае ответа на стресс. Специфическое чувство дрожи и трепета в эпигастрии (проекции желудка) непосредственно перед, или во время стресса, возникает в результате того, что децентрализация кровообращения, по приказу из головного мозга перераспределяет сразу большой объем крови от внутренних органов на периферию в мышцы, как часть общего ответа организма на стресс типа «бей или беги».
Помимо этого, стресс также приводит к увеличению продукции грелина клетками дна желудка и поджелудочной железы. Этот гормон наряду с тем, что заставляет сильнее испытывать голод, снижает уровень тревоги и депрессии. Грелин стимулирует выработку дофамина в головном мозге двумя путями — напрямую стимулируя нейроны, отвечающие за наслаждение и входящие в тракты системы вознаграждения, и косвенно, — передавая сигналы в мозг через блуждающий нерв.
Второй мозг — нервная система кишечника и умственные заболевания
Нервная система кишечника и психика
Стресс, эмоции, нисходящие и восходящие связи головного мозга и кишечника
С ранних эволюционных времен стресс-охраняющий эффект грелина был весьма полезен, постольку, поскольку мы должны сохранять спокойствие во время поиска пищи и быть уравновешенными, рискуя на охоте, говорит Д. Зигман (UT Southwestern Medical Center в Далласе, Техас).
В 2011 году команда исследователей под его руководством сообщила, что лабораторные мыши подвергшиеся стрессу активно искали и предпочитали более каллорийную и жирную пищу, тогда как генно-модифицированные особи, нечувствительные к воздействию грелина совсем нет. (The Journal of Clinical Investigation, vol 121, p 2684).
Д. Зигман заметил, что в нашем современном мире, когда пища с высоким содержанием жиров легко доступна, в результате хронического стресса или депрессии мы сталкиваемся с постоянно повышенным уровнем грелина, и как итог — ожирение.
М. Гершон полагает, что существует прочная связь между кишечником и психикой, потому что большое количество информации от окружающей среды приходит через пищеварительный тракт. «Не забывайте, внутреннее пространство вашего кишечника на самом деле является внешним по отношению к телу», заявляет он. Так мы способны обнаружить опасность глазами, услышать ее ушами и распознать ее внутри пищеварительного тракта. П. Пасрикша, руководитель Центра Нейрогастроэнтерологии Джона Хопкинса в Балтиморе напоминает: без кишечника не будет энергии, чтобы поддерживать жизнь.
«Жизнеспособность и благополучное функционирование критически важно, поэтому мозг нуждается в непосредственной и тесной связи с кишечником», говорит он.
Однако до каких пределов мы можем сравнивать два мозга? Для многих исследователей некой чертой является память, но Гершон к ним не относится. Он рассказывает историю медсестры одного армейского госпиталя, которая выполняла клизму пациентам с параплегией (паралич двух конечностей) в палате в 10 часов утра каждый день.
Когда медсестра уволилась, этот режим был нарушен. Несмотря на это, ровно в 10:00 утра каждый пациент в этой палате отмечал усиленную перистальтику кишечника. (При том, что функция кишечника была нарушена по центральному типу рефлекторная память сохранилась на местном, сегментарном уровне)
М. Гершон признает, что с момента этого курьеза (отмечен в 60-х) других наблюдений о памяти кишечника не было замечено, тем не менее он не отвергает эту способность.
Пищеварительные инстинкты
Коснемся принятия решений. Концепция «кишечного инстинкта» или «кишечной реакции» хорошо изучена, но фактически чувство дрожи возникает в результате сигналов из мозга — реакция бей или беги. Возникшее при этом чувство тревоги или возбуждения вероятно повлияет на ваше решение прыгнуть с моста на резиновом тросе сейчас или отложить попытку на другой раз, однако у идеи о том, что второй мозг однозначно влияет на выбор нет полного подтверждения.
Подсознательный «кишечный инстинкт» безусловно вовлечен в функционирование желудочно-кишечной нервной системы, но фактически угрозу оценивает и осознает мозг, расположенный в голове. И что касается сознания, логического рассуждения даже Гершон признает, второй мозг не способен на эти функции. «Религия, поэзия, философия, политика — это все находится в ведении головного мозга» - говорит он.
И все же трудно возразить, что без здоровой, полноценно развитой желудочно-кишечной нервной системы мы столкнемся с проблемами намного шире, чем просто расстройство функции кишечника.
П. Пасрикша обнаружил, что новорожденные крысы, чей желудок подвергся умеренному негативному химимческому воздействию в последующем более депрессивны и тревожны по сравнению с другими. Интересно то, что эти симптомы нарушения поведения продолжались еще очень долго после того как физическое повреждение было вылечено. Этого не наблюдалось после повреждений другого рода, например раздражения кожи, отметил ученый.
Также стало известно, что множество различных компонентов грудного молока, включая окситоцин, поддерживают и обеспечивают развитие нейронов в желудочно-кишечном тракте. (Molecular Nutrition and Food Research, vol 55, p 1592). Это может служить объяснением почему у недоношенных детей, кто был лишен грудного вскармливания существует высокий риск диареи и некротического энтероколита, при котором отдельные участки кишки воспаляются и отмирают.
Серотонин также является ключевым компонентом для надлежащего развития желудочно-кишечной нервной системы, среди прочего он выполняет роль фактора роста. Серотонин продуцирующие клетки развиваются на ранних стадиях в ЖКНС и если это развитие нарушено, второй мозг не способен нормально функционировать, как продемонстрировал Гершон на генномодифицированных лабораторных мышах.
Он убежден, что жеудочно-кишечная инфекция или сильный стресс в ранние детские годы могут оказать одинаковое воздействие и в последующем вызвать синдром раздраженного кишечника — состояние характеризующееся хроническими болями в животе с частой диарреей или запорами, сопровождающимися депрессией.
Мысль о том, что синдром раздраженного кишечника может быть вызван разрушением нейронов желудочно-кишечного тракта была позаимствована в недавнем исследовании, открывшем, что 87 из 100 людей страдающих этим недугом имеют в собственной крови антитела, атакующие и уничтожающие нейроны кишечника. (Journal of Neurogastroenterologyand Motility, vol 18, p 78).
Открытие факта, что проблемы в желудочно-кишечной нервной системе прочно связаны с состояниями подобного рода, означает, что второй мозг заслуживает намного большего признания, чем предполагалось в прошлом. «Повреждения в нем вызывают много страданий», настаивает П. Пасрикша. Он уверен, лучшее понимание второго мозга может принести хорошие дивиденды для наших усилий не только по лечению ожирения или диабета, но также таких заболеваний, которые традиционно ассоциируются с головным мозгом — болезнь Альцгеймера, или болезнь Паркинсона. Пока еще число ученых изучающих второй мозг остается небольшим. «При таком потенциале удивительно как мало внимания уделяется этой области,» говорит П. Пасрикша.
Умственные заболевания и кишечник
Растущее понимание, что нервная система кишечника отвечает не только за пищеварение, частично продвигается за счет исследований, которые подтверждают, что второй мозг имеет также отношение к широкому спектру заболеваний головного мозга. При болезни Паркинсона, например, двигательная ригидность, гипомимия, нарушение контроля моторных функций вызвано массовой утратой дофамин продуцирующих клеток головным мозгом. Хейко Браак (University of Frankfurt, Германия) обнаружил белковые скопления (тельца Леви) в дофамин-продуцирующих нейронах кишечного сплетения.
Тельце Леви внутри нейрона
Тельца Леви — обнаруживаются в нервных клетках головного мозга при болезни Паркинсона, считается, что это патологическое скопление белков и др. соединений является морфологической причиной и признаком повреждения нервных клеток. Также известна деменция с тельцами Леви — около трети всех случаев когнитивных отклонений с симптомами паркинсонизма без выраженного нарушения памяти. Прим. пер.
Оценивая роль и вклад телец Леви в заболевание у лиц, кто умер с болезнью Паркинсона, Х. Браак считает, что патологическое образование телец начинается в нейронах кишечника. Причины, он полагает, чисто внешние, это вирусы, которые распространяются вверх через блуждающий нерв.
Более того, характерные признаки повреждений в нервных клетках головного мозга найденных у лиц с болезнью Альцгеймера, также присутствуют в нейронах второго мозга. Люди, страдающие аутизмом склонны к проблемам с пищеварением, которые имеют те же самые генетические маркеры мутаций повреждающих нейроны головного мозга.
Хотя мы только в самом начале пути понимания взаимодействия между головным и желудочно-кишечным мозгом, второй мозг уже приоткрывает окно в патологию главного мозга, говорит П. Пасрикша (Johns Hopkins University in Baltimore, Maryland). «Теоретически мы можем использовать биопсию нервной ткани кишечника для ранней диагностики, а также чтобы оценить эффективность нашего лечения».
Клетки второго мозга могут даже быть использованы для лечения собственных нейродегенеративных заболеваний. Известна экспериментальная трансплантация стволовых нейронов в головной мозг для замещения погибших клеток. Выращивание этих клеток из головного или спинного мозга не простая задача, но сейчас уже найдены стволовые нервные клетки в желудочно-кишечном сплетении у взрослых людей. (Cell Tissue Research, vol 344, p 217).
Пока только теоретически П. Пасрикша разрабатывает выращивание клеток, используя простую эндоскопическую биопсию, чтобы подготовить культуру стволовых нейронов. В последующем, вместе с командой ученых, они планируют использовать эту технику для лечения различных заболеваний нервной системы, включая болезнь Паркинсона. опубликовано econet.ru
А ЧТО ВЫ ДУМАЕТЕ ОБ ЭТОМ?