Кишечник, бактерии и мозг: есть ли связь

Ученые рассказали о результатах новых исследований, которые расскрывают связь между кишечником, бактериями и мозгом. Наука о мозге никогда не бывает легкой, но полученные сведения стоит усилий, пишут "Питерские заметки".

Мозг является центральным узлом нашей центральной нервной системы. Через этот орган мы обращаем внимание на мир, оцениваем нашу версию реальности, мечтаем, размышляем, смеемся.

Его нервные усики пронизывают каждый сантиметр нашего тела, иннервируя и контролируя все, к чему мы прикасаемся, думаем и чувствуем.

Его другая, более тихая, но жизненно важная роль заключается в том, что он управляет нашим выживанием как организма - нашим сердцебиением, частотой дыхания, выделением гормонов и многим другим.

Из-за его огромной сложности неудивительно, что мы постоянно узнаем что-то новое о мозге.



В этой статье мы обсудим некоторые недавние исследования, которые проливают свежий свет на орган, который определяет нас как личность, контролирует наши эмоции и сохраняет подробную информацию о нашем первом домашнем животном.

Для начала рассмотрим связи между мозгом и, казалось бы, не связанной с ним частью тела - кишечником.

Мозг и кишечник

На первый взгляд кажется удивительным, что наш мозг и кишечник взаимосвязаны, но мы все испытывали их тесные отношения на себе. 

Например, многие из нас, особенно голодные, могут раздражаться или впадать в ярость.

На самом деле между кишечником и мозгом очень много нервного взаимодействия. В конце концов, если кишечник плохо питается, это может быть вопросом жизни и смерти; мозг должен быть информирован, когда энергии мало, чтобы он мог привести в действие другие системы.

Сахар может изменить химию мозга только через 12 дней

Недавно было опубликовано исследование, в котором изучалось влияние сахара на мозг особой породы свиней, известной как гёттингенские мини-свиньи. 

• В течение 1 часа каждый день в течение 12 дней у свиней был доступ к раствору сахарозы.



• До и после 12-дневного сахарного вмешательства ученые использовали технику визуализации ПЭТ, которая измеряла активность дофамина и опиоидов. Они также представили пять голов свиней после первого опыта с сахарозой.



• Ученые решили сосредоточиться на дофаминовой и опиоидной системах, потому что обе они играют ключевую роль в поиске удовольствия в поведении и зависимости. 

Один из авторов, Майкл Винтердаль, рассказывает:

«После всего лишь 12 дней приема сахара мы могли наблюдать серьезные изменения в дофаминовой и опиоидной системах мозга. Фактически, опиоидная система, которая является той частью химического состава мозга, которая связана с благополучием и удовольствием, уже была активирована после самого первого приема».

Авторы опубликовали свои выводы в журнале "Scientific Reports". Ученые спорят о том, вызывает ли сахар зависимость в течение десятилетий, но эти результаты, как объясняют авторы, позволяют предположить, что «продукты с высоким содержанием сахарозы влияют на схему вознаграждения мозга способами, подобными тем, которые наблюдаются при потреблении наркотических средств».

Кишечные бактерии и мозг

В последние годы кишечные бактерии и микробиом в целом становятся все более популярными среди ученых.

Неудивительно, что кишечные бактерии могут влиять на здоровье кишечника, но то, что они могут влиять на наш мозг и поведение, сродни откровению.

Хотя сначала эта идея была второстепенной темой, сейчас она приближается к мейнстриму. Тем не менее, связи между кишечными бактериями и психическим здоровьем по-прежнему относительно противоречивы.

• Недавно в исследовании «Микробиология природы» использовались данные проекта «Фламандская кишечная флора», в котором приняли участие 1070 человек. Ученые хотели понять, существует ли связь между кишечной флорой и депрессией.



• Как предположили исследователи, они обнаружили четкие различия в кишечных бактериальных популяциях людей с депрессией, когда сравнивали их с теми, кто не испытывал депрессии.



• Эти различия оставались значительными даже после того, как они скорректировали данные для учета антидепрессантов, которые также могут влиять на кишечные бактерии.

Однако, как отмечают авторы, все еще существует вероятность того, что другие факторы, кроме депрессии, могли быть причиной корреляции. 

Прежде чем они укрепят связи между кишечными бактериями и психическим здоровьем, ученым необходимо проделать гораздо большую работу.

Кишечник и болезнь Паркинсона

Возможно, теперь, когда мы установили связь между кишечником и мозгом, мысль о кишечной связи с болезнью Паркинсона станет менее удивительной. Одно исследование изучало эту теорию в 2019 году.

• Неверно сложенный альфа-синуклеин является основным признаком болезни Паркинсона. Эти белки агрегируют и разрушают определенные клетки, продуцирующие дофамин, в мозге, вызывая тремор и другие симптомы заболевания.



• Исследование в журнале "Neuron" объясняет, как исследователи создали модель болезни Паркинсона, вводя фибриллы альфа-синуклеина в мышцы кишечника мышей.



• В эксперименте эти скопления проходили из кишечника в мозг через блуждающий нерв. В течение нескольких месяцев у мышей появились симптомы, похожие на симптомы болезни Паркинсона у людей.

Исходя из вышеизложенного, некоторые исследователи начали спрашивать, могут ли пребиотики предотвращать болезнь Паркинсона. Исследование с использованием модели аскариды предполагает, что эта теория может быть оправдана.

Открытия и загадки



Конечно, поскольку мозг сложен, он все еще хранит много секретов. Даже некоторые из наиболее распространенных моделей поведения пока не поддаются научному объяснению. 

Хороший пример - обычный зевок. Зевание - это часть человеческого опыта, но никто не знает, зачем мы это делаем.

Зияющая пропасть в наших знаниях

Ученые резко отклонили общепринятые теории, такие как нехватка кислорода в мозге. Почему мы это делаем, и что происходит в мозге, неясно. Одна из особенно любопытных вещей о зевании - это то, что это заразно.

Недавнее исследование, посвященное изучению контагиозной силы зевания, появилось в журнале "Current Biology". Авторы считают, что примитивные рефлексы в первичной моторной коре могут вызвать заражение зеванием.

• Для исследования ученые использовали транскраниальную магнитную стимуляцию (ТМС), которая является неинвазивной техникой, использующей магнитные поля для стимуляции нервных клеток. 



• Исследователи показывали участникам видео зевающих людей и просили их либо противостоять зеванию, либо выпустить его. Они обнаружили, что когда они повышали уровни возбудимости в моторной коре, они также увеличивали желание участников зевать.



• В рамках эксперимента исследователи измерили уровни возбудимости в мозге участников без TMS. Они обнаружили, что люди с более высокими уровнями возбудимости коры и физиологического торможения в первичной моторной коре были более предрасположены к зеванию.

Этот вывод добавляет доказательства в поддержку одной теории о зевании, которая включает систему зеркально-нейронных систем. Как объясняют авторы, «считается, что она играет ключевую роль в понимании действий, сопереживании и синхронизации группового социального поведения».

Таким образом, мы все еще не полностью понимаем зевоту, но мы собираем доказательства, и это может включать в себя сочувствие.

Новые нейроны в старости

Нейрогенез - или создание новых нейронов - почти полностью завершен к тому времени, когда новорожденный приходит в мир. Хотя новые нейроны могут появляться в некоторых частях мозга во взрослом возрасте, для большей части мозга нам приходится обходиться с нейронами, которые мы получаем, когда рождаемся.

• Исследование 1998 года показало, что нейрогенез произошел в гиппокампе, области мозга, которая особенно важна для памяти. Результаты были противоречивы, и последующие исследования также были противоречивы.



• Через два десятилетия, другая группа ученых решила уладить дебаты с самым большим образцом мозговой ткани на сегодняшний день. Они опубликовали эти новые результаты в журнале "Nature Medicine".



• Команда сосредоточилась на части гиппокампа, называемой зубчатой ​​извилиной. Невероятно, но исследователи обнаружили, что нейрогенез происходил во всех образцах ткани мозга, даже в образцах от людей в возрасте 90 лет.

Авторы отмечают, что нейрогенез, по-видимому, замедляется с возрастом, но продолжается в течение всей нашей жизни.

Однако, как и во многих других областях неврологии, исследователям необходимо собрать больше доказательств, поскольку другие исследования не смогли воспроизвести полученные результаты.

Новый тип клеток мозга

Даже сейчас мы выявляем новые типы клеток в мозге. Статья в "Nature Neuroscience" представила одного такого новичка в нейробиологическом лексиконе: нейрон шиповника.

• Нейроны шиповника являются тормозными нейронами, которые представляют собой класс клеток, которые снижают активность других нейронов. В случае нейронов шиповника, они применяют разрывы к нейронам способом, немного отличающимся от других, подобных клеток.



• В частности, нейроны шиповника влияют на активность кортикальных пирамидальных нейронов, которые составляют около двух третей всех нейронов в коре головного мозга млекопитающих.



• Поскольку ученые не видели эту клетку у мышей или других обычно используемых лабораторных животных, исследователи полагают, что это может помочь им понять, почему человеческий мозг настолько уникален. 

Однако на данном этапе это гипотеза, и до сих пор неясно, что именно делают нейроны шиповника.

Конечно, исследования, которые обсуждает эта статья, едва касаются поверхности исследований в области нейрологии сегодня. Хотя мы не знаем, что нас ждет в будущем, мы можем гарантировать, что оно будет захватывающим.