Мозг и кишечник: Книга: «Кишечник и мозг. Как кишечные бактерии исцеляют и защищают ваш мозг» — Перлмуттер, Лоберг. Купить книгу, читать рецензии | Brain Maker. The Power of Gut Microbes to Heal and Protect Your Brain — For Life

Мозг в кишечнике появился раньше головного?

11 августа 2021 14:53 Ольга Мурая

Работу кишечника большинства животных контролирует так называемый «второй мозг». Учёные выяснили, какие функции он выполняет.
Иллюстрация с сайта pinterest.com.

Исследователи наконец выяснили, как нейроны, расположенные в кишечнике, управляют его работой. Также стали известны и другие интересные подробности.

Результаты нового исследования указывают на то, что для координации сокращения стенок кишечника на всём его протяжении нам требуется целый отдельный мозг. И большая удача, что он у нас есть.

Учёные не первый год изучают строение так называемой энтеральной нервной системы (ЭНС): структуры из сотен тысяч нейронов, расположенной в кишечнике.

Она действует не менее эффективно, чем центральная нервная система (ЦНС) в головном и спинном мозге. Настолько эффективно, что ЭНС часто называют «вторым мозгом».

Но почему же этот мозг считается вторым. Ведь он мог появиться раньше головного мозга.

Исследователи ещё в 2017 году провели сравнение ЭНС и ЦНС у разных представителей животного царства. Строение ЭНС имеет общие черты у таких разных животных, как гидра, морской огурец, кольчатые черви, осьминоги и человек.

При этом «мозг в кишечнике» можно найти у многих животных, которые не могут похвастаться наличием центральной нервной системы. Что и говорит о его вероятном «первенстве».

Итак, в нашем кишечнике есть мозг, и он может быть древнее головного. Однако принцип его работы до недавнего времени оставался загадкой для учёных. Исследование специалистов из Университета Флиндерса в Австралии наконец приподняло завесу этой тайны.

Учёные использовали новый метод, сочетающий видеозапись с высоким разрешением и анализ биоэлектрической активности. Так они смогли исследовать толстую кишку мышей, в частности то, как кишечник перемещает внутри себя содержимое.

Исследователи обнаружили сложный нейронный механизм, контролирующий этот процесс. Нейроны в кишечнике сгруппированы на всём его протяжении и регулируют перистальтику (волнообразное сокращение стенок), отдавая слаженные сигналы об активации и торможении на разных этапах процесса.

Ещё одно важное открытие, сделанное в ходе этого исследования, заключается в том, что работа такой сложности не происходит ни в одном другом органе или ткани организма без участия специализированной нервной системы.

То есть ни лимфатические сосуды, ни мочеточники, ни воротная вена печени не проявляют такую активность, хотя и расположены в непосредственной близости от кишечника и ЭНС.

При этом задачи сосудистой и пищеварительной систем очень похожи, обе предназначены для продвижения жидкого содержимого по организму. И всё же у кишечника есть свой мозг, а у сердца и сосудов — нет.

В дальнейшем учёные планируют выяснить, какую именно роль играет ЭНС в работе пищеварительного тракта разных видов животных.

Работа австралийских учёных была опубликована в научном журнале Communications Biology.

Таинственную связь кишечника и головного мозга учёные исследуют далеко не впервые. Так, ранее мы писали о том, что пересадка кишечных бактерий приводит к омоложению мозга, и о том, что микробиом кишечника помогает мозгу бороться с вирусами. Сообщали мы и о том, что «родиной» болезни Паркинсона может быть аппендикс.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

наука биология мозг нервные клетки кишечник новости

Ранее по теме

319 миллионов лет: обнаружен древнейший мозг позвоночного животного
Настройка работы мозга ускоряет обучение всего за полторы секунды
Всего два часа воздействия выхлопных газов меняют работу мозга человека
Как избавиться от навязчивой мелодии, застрявшей в голове?
В мозге людей с мигренью впервые замечены странные пустоты
Уровень владения языком можно определить по движению глаз

Статья «X-Clinic» — Взаимосвязь мозга и кишечника

18 мая 2021

Человеческий организм — это единая система, в которой все взаимосвязано.

Органы и системы влияют друг на друга и от их слаженной работы зависит способность к адаптации, здоровье и выживание. Комфортное, стабильное состояние на физическом и психическом уровнях обеспечивается балансом взаимодействия всех систем организма. Головной мозг — это основная центральная управляющая система. Вся информация о состоянии внутренней среды организма и внешнем мире поступает в мозг, обрабатывается, анализируется и далее мозг принимает решение для запуска различных программ поведения. Например, вы чувствуете голод. Это означает, что сигналы об уровне глюкозы в крови достигли мозга, вы осознаете это и начинаете двигаться в сторону кухни, запускаются поведенческие программы поиска пищи.

Способность воспринимать изменения во внутренней среде организма называется — интероцепция. Интересно, что изменения в состоянии внутренних органов, воспринимаемые мозгом, ощущаются как изменения настроения или эмоции. Эмоции — отражают уровень баланса или гомеостаза в организме.

Например, голод может усиливать импульсивность и агрессию.

Во многих языках мира можно найти пословицы или фразы о связи эмоций (того, что происходит на уровне головного мозга) и кишечника: «чувствую нутром», «я его/ее не перевариваю», «меня от этого тошнит», «он сидит у меня в печенках». Определение «желчный человек» используется при описании собеседника, вызывающего неприятные эмоции.

Медики давно заметили взаимосвязь изменений функций кишечника (гастрит, язва желудка) при воздействии стресса, а также тесную связь нарушения функций ЖКТ со снижением иммунитета. Не удивительно, что ученые активно исследовали эту тему. Большой вклад внесли наши отечественные ученые такие как академик Александр Данилович Ноздрачев и его коллеги. На протяжении многих лет он изучал механизмы взаимодействия внутренних органов и систем головного мозга. Например, он показал значение миндалины в оценке информации, приходящей от внутренних органов. Миндалина — структура головного мозга, непосредственно связанная с восприятием и обработкой эмоций, а также запуском вегетативных и эндокринных реакций на стресс и регуляцией разных эмоциональных состояний.

Анатомия и физиология

Наши внутренние органы связаны с головным мозгом (корой больших полушарий и гипоталамусом) и регулируются им при помощи вегетативной нервной системы (симпатической и парасимпатической). Симпатическая (возбуждающая) и парасимпатическая (расслабляющей) системы имеют центральную и периферическую части. Симпатические центральные ядра находятся в спинном мозге от которых отходят нервные отростки, заканчивающиеся в периферических ганглиях или симпатических узлах, от которых берут начало нервные волокна, подходящие ко всем внутренним органам. Парасимпатические центральные ядра находятся в среднем и продолговатом мозге и в крестцовом отеле позвоночника. Отростки, отходящие от продолговатого мозга, входят в состав блуждающих нервов. Блуждающий нерв или Х черепной нерв или легочно-желудочный нерв — очень важная составляющая в системе коммуникации мозга и внутренних органов. Он является частью парасимпатической системы, которая помогает поддерживать гомеостатический баланс в организме, справляться со стрессом, снижает напряжение, и давление, запускает процессы восстановления, связан с регуляцией эмоций.

Блуждающий нерв имеет множество отростков и работает в обоих направлениях: отправляет сигналы от мозга к внутренним органам и обратно. Имеет стабилизирующую функции, то есть активирует мозг, выводя его из состояния покоя и тормозит, когда надо сосредоточиться. Основной медиатор ацетилхолин, впервые открыт как медиатор, снижающий частоту сердечных сокращений. Это медиатор размышления, мало пригоден в стрессовой ситуации. Играет важную роль в процессах памяти и обучения. При недостатке развивается болезнь Альцгеймера, при переизбытке – спазм мышц судороги и остановка дыхания.

Взаимодействие мозга и внутренних органов происходит при помощи электрических импульсов регулирующих деятельность отдельных органов – это быстрый путь. Есть еще более медленный путь — посредством выделения гормонов, медиаторов и пептидов в кровь. Однако, у нас есть еще одна автономная система регуляции или метасимпатическая система, относящаяся к вегетативной нервной системе, но в отличие от симпатической и парасимпатической систем, способная получать и обрабатывать некоторое количество информации и контролировать работу отдельных органов, без непосредственного управления со стороны головного мозга.

Это самая старая с эволюционной точки зрения система регулирования деятельностью организма, доставшаяся нам от диффузной системы гидры, и до сих пор отлично работающая у планарии, дождевого червя и насекомых. Относительная независимость этой системы подтверждается экспериментами, где некоторые органы, не имеющие связи с организмом продолжают осуществлять ритмические сокращения без участия контроля головного мозга (сердце, кишечник, сосуды). Это происходит потому, что у этих органов имеется собственная нервная система, состоящая из скоплений нервных клеток, которые могут осуществлять восприятие (чувствительные клетки), регуляцию и контроль. Чувствительные, мото-нейроны и клетки водители ритма, позволяющие осуществлять ритмичные сокращения гладкой мускулатуры и ЖКТ (перистальтика), сердца, сосудов, мочевыделительной системы. Именно эта система обеспечивает постоянное сокращение сердца, сосудов, кишечника и т. д без контроля головного мозга. Благодаря этой системе, головной мозг не перегружается избыточной информацией, а центральное управление этой системой осуществляется за счет того, что на некоторых узлах (ганглиях), заканчиваются отростки симпатических и парасимпатических волокон).

Поэтому сигналы управления от головного мозга могут настраивать работу сети внутренних органов соответственно ситуации. Именно поэтому, в случае стресса симпатическая система отправляет сигналы к ЖКТ замедляется пищеварение. А затем парасимпатическая система позволяет восстановить нормальное функционирование и убрать напряжение гладкой мускулатуры.

Сигналы о состоянии внутренних органов и среды организма передаются в мозговые структуры: ретикулярную формацию, таламус и кору больших полушарий головного мозга от нейронов, расположенных в спинном мозге. Нейрон спинного мозга имеют интегрирующую функцию. Он одновременно получает сигнал от внутреннего органа (внутренняя среда), и от нейронов кожной чувствительности (от внешней среды). Именно поэтому неблагополучие в желчном пузыре может вызывать повышенную кожную чувствительность справой стороны тела. А также это объясняет почему физиотерапевтическое воздействие или горчичник может оказывать положительное влияние на снижение неприятных ощущений в определенном внутреннем органе.

Коммуникация кишечника и мозга

В последнее десятилетие особое внимание привлечено к кишечнику, стенки которого, как выяснилось, выстланы сотнями миллионов нервных клеток и глии. Эти клетки расположены в виде скоплений или ганглиев, объединённых в сложную сеть, которая относится к метасимпатической системе. Можно сказать, что это наш «второй мозг», «кишечный мозг» или энтеральная нервная система, по сложности и взаимодействию внутри системы сравнимый со спинным мозгом. Для обмена информацией, «кишечный мозг» использует боле 30 медиаторов, осуществляет интеграцию поступающей информации от симпатической и парасимпатической систем, осуществляет коммуникацию между отдельными органами, и передает информацию в головной мозг по тем путям, о которых я уже рассказала выше.

Может ли кишечник и мозг «разговаривать» напрямую?

Расположенные в слизистой оболочке кишечника энтероэндокринные клетки продуцируют гормоны и пептиды, которые координируют работу всего ЖКТ, стимулируют пищеварение и подавляют голод. Пептиды способны достигать рецепторов вдали от места их высвобождения, не накапливаются в тканях, имеют отношение к коммуникации кишечника и мозга, участвуют в регулировании приема пищи, моторики, секреции, воспалительной реакции и защита слизистой оболочки. Кроме того, в 2010 году ученый из университета Дюка в Северной Каролине обнаружили, что энтероэндокринные клетки имеют выступы, похожие на ступни, которые напоминают синапсы и могут образовывать синаптическую связь с нейронами блуждающего нерва и передавать информацию в головной мозг напрямую за считаные миллисекунды.

Для сравнения взаимодействие посредством гормональной регуляции займет до 10 минут. А если есть отравление или другая угроза, то механизм быстрой передачи сигнала в мозг позволит быстро отреагировать и принять меры, например запустить рвотный рефлекс, воздействовать на перистальтику, отвращение к пище или восстановление тканей или повышение барьерной функции, а главное запустить какое-то поведение. При стимуляции клеток энтеральной нервной система у мышей при помощи лазера вызывали ощущения награды, и мыши пытались получить еще больше этой стимуляции, при этом, в мышином мозгу увеличивалось количество медиатора награды — дофамина. В тоже время стимуляция блуждающего нерва используется для лечения депрессии и тревоги.

Кишечная микрофлора и мозг взаимодействуют?

Но есть еще кое-что интересное. Оказалось, что мы живем в тесном симбиозе с тысячами микроорганизмов, населяющих наш кишечник — комменсальная микробиота. Колонизация микроорганизмами происходит во время рождения и позже во время кормления и это очень важный процесс, который в норме завершается к 4 месяцам после рождения. Отсутствие нормальной микрофлоры или нарушение ее состава может привести к нарушениям развития. Оказалось, что у мышат, имеющих стерильный кишечник, ухудшаются нейроэндокринный и поведенческие реакции на стресс и имеются изменения в уровне дофамина в мозгу. Некоторые вещества синтезируемые микробиотой могут влиять на количество микро глиальных клеток в мозгу стерильных мышей, а это, в свою очередь может спровоцировать развитие аутизма. Микробиота кишечника синтезирует способна производить широкий спектр нейрохимических веществ включая гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК), триптофан (5-гидрокситриптамин (5-HT)), мелатонин, гистамин, ацетилхолин (ACh), норэпинефрин и дофамин. Причем количество этих веществ достаточно, чтобы влиять на нейронную активность в кишечном мозге.

В физиологических условиях молекулы размером с белок не могут проходить через кишечный эпителий, и сигнализация происходит опосредовано, например через энтероэндокринные клетки. Но некоторые достаточно маленькие молекулы могут преодолевать кишечный барьер и напрямую стимулировать афферентные нейроны кишечной нервной системы, чтобы посылать сигналы в мозг через блуждающий нерв. Бактериальные белки могут перекрестно реагировать с человеческими антигенами и стимулировать дисфункциональные реакции иммунной системы. Микробиота влияет на медленный сон, вырабатывая цитокины, вызывающие воспаления, и увеличивает количество кортизола, что приводит к подавленному настроению, усилению тревожности. Бактериальные ферменты могут продуцировать нейротоксические метаболиты. Даже полезные метаболиты могут проявлять если их слишком много могут проявлять нейротоксичность. Доказано влияние микробиоты на развитие болезни Альцгеймера, Паркинсона, рассеянного склероза, депрессии и тревожных расстройств.

Стресс и кишечник

Поскольку коммуникация мозга и кишечника идет в обоих направлениях, то стресс или негативные эмоции такие как беспокойство, печаль, депрессия, страх и гнев, могут влиять ЖКТ. Стресс может ускорять или замедлять перистальтику (сокращения) желудочно-кишечного тракта и содержимого в нем. Стресс усиливает чувствительность кишечника к болевым сигналам, способствует возникновению воспаления в кишечнике, что облегчает проникновение бактерий и их метаболитов через слизистую оболочку кишечника, запуская местное воспаление и иммунный ответ. Стресс может вызвать дисбиоз кишечника. Из-за изменения моторики могут накапливаться продукты распада, меняющие состав микрофлоры. Негативные изменения в системе желудочно-кишечного тракта могут отразиться на мозге, создавая порочный круг. Например, усиление воспаления кишечника и изменения микробиома кишечника могут способствовать развитию хронической усталости, сердечно-сосудистым заболеваниям и депрессии.

Вывод

Мозг и кишечник очень тесно взаимодействуют на разных уровнях. Причём состояние кишечника напрямую влияет на наше настроение, и является причиной различных психологических расстройств. Ученые обнаружили, что определенные диеты или употребление некоторых продуктов питания могут приводить к восстановлению нормальной микрофлоры. Эти диетические изменения, в свою очередь, уменьшают воспаление кишечника и могут помочь уменьшить системные симптомы, такие как усталость или депрессия, а также риск сердечно-сосудистых заболеваний. В то же время методики направленные на снижение стресса и стабилизацию работы мозга позволяют снизить негативное влияние на ЖКТ и помогают создать условия для развития и поддержания оптимального состава микробиоты. Поэтому такие методы как био- и нейрофидбэк, психотерапия, тренировки на релаксацию позволяют восстановить баланс в система мозг-кишечник и позволяют вам чувствовать себя лучше.

Ольга Кара, кандидат биологических наук, нейробиолог, практикующий психолог-психоаналитического направления, научный консультант клиники x-clinic (Россия), руководитель компании O-Brain Research and Сonsulting (Brain Fitness BFC), Финляндия.

Назад к списку

Связь между мозгом и кишечником | Медицина Джона Хопкинса

Если вы когда-либо «полагались на свою интуицию» при принятии решения или чувствовали «бабочек в животе», когда нервничали, вы, вероятно, получаете сигналы из неожиданного источника: вашего второго мозга. Этот «мозг в вашем кишечнике», спрятанный в стенках пищеварительной системы, меняет представление медицины о связях между пищеварением, настроением, здоровьем и даже тем, как вы думаете.

Ученые называют этот маленький мозг кишечная нервная система (ЭНС). И это не так уж и мало. ЭНС представляет собой два тонких слоя из более чем 100 миллионов нервных клеток, выстилающих желудочно-кишечный тракт от пищевода до прямой кишки.

Что контролирует ваш кишечник?

В отличие от большого мозга в вашем черепе, ENS не может сбалансировать вашу чековую книжку или составить любовную записку. «Его основная роль заключается в контроле пищеварения, от глотания до высвобождения ферментов, расщепляющих пищу, до контроля кровотока, который помогает всасыванию питательных веществ и их выведению», — объясняет Джей Пасрича, доктор медицинских наук, директор Центра нейрогастроэнтерологии Джона Хопкинса, чей исследования энтеральной нервной системы привлекли международное внимание. «Кишечная нервная система, похоже, не способна мыслить в том виде, в каком мы ее знаем, но она взаимодействует с нашим большим мозгом взад и вперед — с глубокими результатами».

ЭНС может вызвать большие эмоциональные сдвиги, которые испытывают люди, справляющиеся с синдромом раздраженного кишечника (СРК) и функциональными проблемами кишечника, такими как запор, диарея, вздутие живота, боль и расстройство желудка. «На протяжении десятилетий исследователи и врачи считали, что этим проблемам способствуют тревога и депрессия. Но наши и другие исследования показывают, что может быть и наоборот», — говорит Пасрича. Исследователи находят доказательства того, что раздражение желудочно-кишечного тракта может посылать сигналы в центральную нервную систему (ЦНС), которые вызывают изменения настроения.

«Эти новые результаты могут объяснить, почему у более высокого, чем обычно, процента людей с СРК и функциональными проблемами кишечника развивается депрессия и тревога», — говорит Пасрича. «Это важно, потому что от 30 до 40 процентов населения в какой-то момент имеют функциональные проблемы с кишечником».

Новое понимание кишечника равно новым возможностям лечения

Это новое понимание связи ЭНС и ЦНС помогает объяснить эффективность лечения СРК и расстройств кишечника, таких как антидепрессанты и психофизические терапии, такие как когнитивно-поведенческая терапия (КПТ) и медицинский гипноз. «Наши два мозга «разговаривают» друг с другом, поэтому методы лечения, помогающие одному, могут помочь и другому», — говорит Пасрича. «В некотором смысле гастроэнтерологи (врачи, специализирующиеся на заболеваниях пищеварения) подобны консультантам, ищущим способы успокоить второй мозг».

Гастроэнтерологи могут, например, прописать определенные антидепрессанты при СРК — не потому, что они думают, что проблема в голове пациента, а потому, что эти лекарства в некоторых случаях успокаивают симптомы, воздействуя на нервные клетки в кишечнике, объясняет Пасрича. «Психологические вмешательства, такие как когнитивно-поведенческая терапия, также могут помочь «улучшить связь» между большим мозгом и мозгом в нашем кишечнике», — говорит он.

Могут ли пробиотики улучшить ваше настроение?

К настоящему времени мы знаем, что здоровое питание важно для физического благополучия. Исследователи изучают, могут ли пробиотики — живые безопасные для употребления бактерии — улучшить здоровье желудочно-кишечного тракта и ваше настроение.

Подробнее

Еще больше информации о связи между разумом и кишечником

Пасрича говорит, что исследования показывают, что деятельность пищеварительной системы также может влиять на познание (навыки мышления и память). «Эта область требует дополнительных исследований, и мы надеемся провести их здесь, в Университете Джона Хопкинса», — говорит он.

Еще одна область интересов: изучение того, как сигналы от пищеварительной системы влияют на обмен веществ, повышая или снижая риск таких заболеваний, как диабет 2 типа. «Это включает взаимодействие между нервными сигналами, кишечными гормонами и микробиотой — бактериями, которые живут в пищеварительной системе», — говорит Пасрича.

#TomorrowsDiscoveries: другой подход к лечению психических расстройств | Ацуши Камия, доктор медицинских наук

Доктор Ацуши Камия изучает, как генетические факторы и факторы окружающей среды вызывают проблемы в работе мозга, используя эти знания для предотвращения и лечения когнитивных расстройств и расстройств настроения.

Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку

Одна из лучших вещей, которую вы можете сделать для защиты и улучшения своего здоровья, — это быть в курсе. Your Health — это БЕСПЛАТНЫЙ электронный информационный бюллетень, который служит вашим умным и простым средством связи с опытом мирового уровня Johns Hopkins.

Зарегистрироваться

Связь между кишечником и мозгом — Harvard Health

Обратите внимание на связь между кишечником и мозгом — она может способствовать беспокойству и проблемам с пищеварением

Связь между кишечником и мозгом — не шутки; это может связать тревогу с проблемами желудка и наоборот. Были ли у вас когда-нибудь «выворачивающие кишки» переживания? Вызывает ли у вас «тошнота» определенные ситуации? Вы когда-нибудь чувствовали «бабочек» в животе? Мы используем эти выражения не просто так. Желудочно-кишечный тракт чувствителен к эмоциям. Гнев, тревога, печаль, восторг — все эти чувства (и другие) могут вызывать симптомы в кишечнике.

Мозг оказывает прямое влияние на желудок и кишечник. Например, сама мысль о еде может высвободить желудочный сок еще до того, как туда попадет пища. Эта связь идет в обе стороны. Болезненный кишечник может посылать сигналы в мозг, точно так же, как больной мозг может посылать сигналы в кишечник. Следовательно, причиной может быть расстройство желудка или кишечника человека или продукт тревоги, стресса или депрессии. Это потому, что мозг и желудочно-кишечный тракт (ЖКТ) тесно связаны.

Это особенно верно в тех случаях, когда человек испытывает желудочно-кишечные расстройства без очевидной физической причины. При таких функциональных расстройствах желудочно-кишечного тракта трудно попытаться вылечить больной кишечник, не принимая во внимание роль стресса и эмоций.

Здоровье кишечника и тревога

Учитывая, насколько тесно взаимодействуют кишечник и мозг, становится легче понять, почему вы можете чувствовать тошноту перед презентацией или боль в кишечнике во время стресса. Однако это не означает, что функциональные желудочно-кишечные заболевания выдуманы или «все в вашей голове». Психология в сочетании с физическими факторами вызывает боль и другие кишечные симптомы. Психосоциальные факторы влияют на реальную физиологию кишечника, а также на симптомы. Другими словами, стресс (или депрессия, или другие психологические факторы) может повлиять на движения и сокращения желудочно-кишечного тракта.

Кроме того, многие люди с функциональными расстройствами ЖКТ воспринимают боль острее, чем другие люди, потому что их мозг более чувствителен к болевым сигналам из желудочно-кишечного тракта.