Неудивительно, что мозг реагирует на сигналы в кишечнике, инициируя двигательные функции, связанные с пищеварением. Направленные стволом мозга, эти основные биологические действия в основном автоматические. Но что, если на верхний мозг – мышление, эмоциональные центры – тоже влияют сигналы в кишечнике? Исследования, проведенные в Университете Иллинойса на крысах, показывают, что весь мозг реагирует на кишечник, особенно тонкую кишку, посредством нейронных связей.
Чтобы сопоставить эти связи, исследователи вставили нейрон-любящие вирусы в тонкий кишечник крыс и проследили, как они перемещаются от нейрона к нейрону вдоль блуждающего нерва и спинномозговых нервов и по всему мозгу. Идея была в том, что вирусное движение имитировало движение нормальных сигналов через нейроны из кишечника в мозг и обратно.
«Мы видели много связей в области ствола мозга и заднего мозга. Мы знали, что эти области участвуют в восприятии и контроле органов тела, поэтому здесь не было никаких больших сюрпризов. Но все стало интереснее, поскольку вирусы продвигались дальше, до тех участков мозга, которые обычно считаются эмоциональными центрами или центрами обучения, когнитивными местами. Они имеют все эти многогранные функции. Поэтому думать о том, как информация из тонкой кишки может слегка подтолкнуть эти процессы, действительно здорово», – говорит Колтан. Паркер, докторант в Программе нейронауки в Иллинойсе и ведущий автор исследования, опубликованного в издании Автономная нейронаука: базовые и клинические.
Это исследование представляет собой первую полную карту нейронных связей между тонкой кишкой – то, что Паркер и его соавторы называют «нелюбимой» частью пищеварительной системы, – и всем мозгом. Участие когнитивных и эмоциональных центров намекает на то, как мыслящий мозг иногда преодолевает наше чувство сытости, предоставляет корм для изучения взаимосвязей между депрессией и проблемами с пищеварением и многое другое.
«Теперь мы на самом деле находим нейроанатомию, которая может быть связана с этим «чувством в вашем кишечнике», – говорит Меган Дейли, соавтор исследования и администратор программы в Колледже сельскохозяйственных, потребительских и экологических наук в Иллинойсе.
В дополнение к тому, чтобы показать, насколько обширны связи между тонкой кишкой и мозгом, исследование обнаружило редко документированную особенность самих нейронов.
Ученые долгое время предполагали, что ощущения из кишечника или где-либо еще в теле путешествовали в мозг по одному набору нейронов (сенсорных нейронов) с инструкциями от мозга, путешествующими назад по отдельному набору нейронов (моторных нейронов). Но в своем картографическом исследовании исследователи из Иллинойса обнаружили, что некоторые нейроны – около половины – передают как сенсорные, так и моторные сигналы.
Они были способны к перекрестному разговору внутри одного и того же нейрона.
“От коры до ствола мозга, почти во всех исследованных нами областях, было 50% -ое перекрытие сенсорно-моторных сигналов. Это было последовательно во всем мозге“, – говорит соавтор исследования Элизабет Дэвис. Дэвис является выпускником программы нейробиологии штата Иллинойс в 2018 году и в настоящее время учится в аспирантуре Университета Южной Калифорнии.
Та же самая картина – 50% нейронов, обладающих как сенсорной, так и моторной сигнальной способностью – была показана только один раз в исследовании, отображающем нейронные связи между жировой тканью и мозгом. Исследователи указывают, что новые доказательства того же самого образца перекрестных помех могут предложить общую архитектуру нейронных сетей между телом и мозгом.
“Это исследование показывает, что сенсомоторные петли обратной связи распространены на всех уровнях мозга. До сих пор было действительно неизвестно, как информация в тонкой кишке, о питательных веществах или о чем-либо еще, может попасть в мозг и повлиять на когнитивно-эмоциональную процессы, а затем, как эти процессы могут вернуться и повлиять на кишечник“, – говорит Паркер. «С помощью дополнительных исследований мы можем, наконец, начать понимать, как голод заставляет нас «голодать »или как стрессовый день становится раздражительным кишечником».
