Павлов у кишечнику JEM - Журнал харчової медицини
Ви назвали поточну публікацію "Наскільки розумна кишка?". Наскільки розумний кишечник насправді?
Про те, що кишечник досить розумний, свідчить той факт, що це єдиний орган за межами тіла, який повністю функціонує. Принаймні кілька днів він рухає вміст у потрібному напрямку, з відповідною швидкістю, реагує на подразники та виявляє власні рефлекси.
Але якщо ентеральну нервову систему справедливо називали "черевним мозком" або "другим мозком", вона також повинна мати можливість виконувати такі функції головного мозку, як навчання, пам'ять або забування. Дивно, але це питання досі не було систематично досліджене, тому Пол Енк, Томас Фрілінг та я проаналізували численні дослідження з цією метою. Дійсно, існує безліч доказів того, що ентеральна нервова система здатна до навчання і що вона може бути обумовлена. Така ж молекулярна основа для цього знаходиться в ентеральній нервовій системі, як у центральній нервовій системі або в «головному мозку». Звичайно, однакові молекули не повинні мати однакового функціонального значення. Але це є розумним, і ми також дійшли висновку, що кишечник насправді "розумний" і здатний надавати послуги, аналогічні центральній нервовій системі.
Процеси навчання насправді відбуваються в черевному мозку, як і в головному мозку?
Загалом, так. Класичні експерименти на молекулярній основі навчання проводив Ерік Кандель на морському равлику Аплізії, який тоді приніс йому Нобелівську премію. В Аплізії існує рефлекс відновлення зябра, який стає слабшим і слабшим при повторному торканні сенсорної клітини. І навпаки, стимулюючи інші нервові клітини, Кандел зміг досягти сенсибілізації, тобто посиленої реакції, тобто більш сильного зябрового рефлексу. Звикання та сенсибілізація є найважливішими підставами для навчання, тому мова йде лише про поведінку нервових клітин. Це не має нічого спільного з тим, як довго зберігається те, про що ви дізнаєтесь.
У будь-якому випадку, нейрогастроентеролог Террі Сміт спостерігав аналогічну поведінку в ізольованих кишках морських свинок - спричинену розширенням стінки та контактом зі слизовою оболонкою. Так черевний мозок навчився. Пітер Холцер також зміг показати, що посилюючі подразники, наприклад, шляхом повторень через коротші проміжки часу, можуть мати настільки сильний сенсибілізуючий ефект, що ефекти наркотиків маскуються. Звичайно, мова йде про неявне навчання, про яке ми не знаємо. Але неявне навчання завжди відбувається і в мозку.
Чи може черевний мозок також зберігати спогади, як головний мозок?
Проксі для пам'яті - це довгострокове потенціювання. Це основа для зберігання інформації та, в основному, також передумова "реального" навчання. Молекулярні процеси, що беруть участь, порівнянні не лише у великому мозку та черевному мозку, але й у всій біології аж до Аплізії.
Клінічним корелятом довгострокового ефекту ентеральної нервової системи на навчання - в принципі, схожості на роботу мозку - може бути, наприклад, підвищена надмірна збудливість кишкових нервів через тривалий час після стихання інфекції або хімічно токсичного запалення.
Лише нещодавно було показано, що наслідки стресу для кишечника не тривають до тих пір, поки сама стресова реакція, як вважалося раніше. Як показали тести на мишах, типові порушення моторики кишечника, пов'язані зі стресом, також залишаються поза організмом - в Наприклад, чашка Петрі - отримана. Це означає не менше, ніж черевний мозок накопичив цей досвід. Експерименти з щурами також показали, що пов'язана зі стресом сенсибілізація ентеральної нервової системи може успадковуватися навіть через епігенетичні явища.
А як щодо класичної обумовленості, рефлексів Павлова?
Навчання через спілкування, як показав Павлов зі своїми собаками, також цілком можливо на рівні кишечника. Вважається, що шлунково-кишкові симптоми можуть бути наслідком такого кондиціонування. Різким прикладом може бути нудота через запах та смак їжі у поєднанні з хіміотерапією нудоти. Крім того, іноді у пацієнтів із подразненим кишечником можна спостерігати, що дзвінок будильника, який сповіщає про повсякденне життя, викликає судоми.
Інструментальне кондиціонування - тобто навчання через винагороду та покарання - також було б можливим на рівні кишечника, але ще не доведено.
Чи є інші прояви цих нервових процесів в ентеральній нервовій системі на рівні фізичного самопочуття?
Очевидно, що деякі функціональні захворювання, для яких ще не виявлено жодних органічних причин, є "порушеннями навчання" в черевному мозку. Прикладом цього може бути синдром подразненого кишечника. Ідентичне оснащення центральної та ентеральної нервової системи нервовими клітинами, нейропептидами та нейромедіаторами також пояснює шлунково-кишкові побічні ефекти більшості препаратів центральної дії.
Як слід розглядати розвиток центральної та ентеральної нервової системи людини в еволюційному плані?
З одного боку, кишкова нервова система могла виникнути шляхом втягування частин лімбічної системи в кишечник. Це зробило б його супутником лімбічної системи. Інша можливість полягає в тому, що мозок насправді є енцефалічною кишково-кишковою нервовою системою. Це було б більш логічно з еволюційної точки зору. Цю гіпотезу підтримує, наприклад, прісноводний поліп Гідра, який прославився, серед іншого, тому, що він практично безсмертний завдяки своїй регенеративній здатності. Ця маленька тварина має кишкову нервову систему, але не має прив’язок до центральних гангліїв або мозку. Для мене це вагомий ознака того, що мозок еволюціонував з кишкової нервової системи або з кишкових нервів. У нас є серцево-судинний центр у мозку, дихальний центр, осі напруги, що виходять з мозку тощо - але у нас немає спеціалізованої області для контролю кишкової діяльності. Можливо, в якийсь момент були тварини, для яких це було інакше, але я підозрюю, що ні.
Вісь кишечник та мозок також дуже популярна як тема дослідження та тема розмови.
В даний час інтенсивно обговорюються зв’язки між мікробіотою, віссю кишечника та мозку та пов’язаний з ними вплив на емоції та поведінку. Але є безліч анекдотичних доказів. Насправді в концепції є значні прогалини. Мабуть, найбільший розрив лежить між процесами в просвіті кишечника та самою віссю кишечника та мозку. Тут вам знадобиться посередник.
З одного боку, це може бути кров, роль якої нещодавно у цьому контексті відсунута на другий план. Все, що потрапляє в кров - і достатня кількість всмоктується в кишечнику - може, за умови перетинання гематоенцефалічного бар’єру, впливати на функції мозку. Візьміть, наприклад, гормони.
З іншого боку, можуть існувати нейронні зв’язки, які, як правило, ототожнюються з кишково-мозковою осі. Звичайно, деякі нерви проходять від кишечника до мозку. Але їх порівняно мало, і закінчення цих нервів відносно далеко від епітелію. І інформація з кишечника в кінцевому підсумку десь розсіюється. У будь-якому випадку, тут все ще існує значна потреба у дослідженнях.
Щиро дякую за співбесіду.
Центральна та ентеральна нервова система або головний та черевний мозок структурно та функціонально порівнянні, взаємодіють між собою та реагують один на одного. Ентеральна нервова система значною мірою не залежить від контролю з боку центральної нервової системи. Відповідно, обмін даними становить близько 90 відсотків. Тільки тоді, коли функції травлення повинні узгоджуватися з поведінкою всього організму, наприклад у випадку стресу, мозок дає відчуття, що він є авторитетом вищого рівня. Якщо по суті ентеральна нервова система зараз містить ті самі нервові клітини та нейромедіатори, що і центральна нервова система, чи здатна вона також виконувати функції головного мозку? Наприклад навчання? Пригадуєте? Забули? Ці процеси не обов’язково вимагають усвідомлення.