Czytaj książkę: «НЕ нервная система. Наладьте связь между мозгом и телом для коррекции различных заболеваний», strona 2
Анатомия и основные понятия
Прежде, чем углубиться в содержание этой книги, следует ознакомиться с некоторой базовой анатомической терминологией для более легкого понимания материала.
Анатомически нервная система делится на центральную (ЦНС) и периферическую (ПНС).
ЦНС включает в себя головной и спинной мозг, которые находятся внутри костных образований – черепа и позвоночника соответственно. ПНС представляет собой совокупность всех образований нервных клеток вне ЦНС: это нервы, сплетения, рецепторы, чувствительные и двигательные волокна, находящиеся во всех органах и тканях.
Еще одна глобальная функциональная классификация подразделяет нервную систему на соматическую и вегетативную.
Соматическая часть, управляемая нами сознательно, предназначена преимущественно для скелетной поперечно-полосатой мускулатуры, с помощью которой мы выполняем различные движения, а также дышим.
Вегетативная часть (ВНС) распространяется на все органы и ткани, выполняет их автономную регуляцию независимо от нашего участия. Благодаря этому мы можем жить, спать, заниматься любыми делами и не задумываться о том, чтобы организм работал правильно.
ВНС в зависимости от эффектов делится на симпатическую и парасимпатическую части.
Рис. 1. Вегетативная нервная система
Симпатическая часть нервной системы – это активирующая, катаболическая, вызывающая распад в организме реакция в ответ на острый стресс по типу «бей или беги». Она не предназначена для долговременной стимуляции, поскольку любой триггер – физический (удар, ожог) или психический (беспокойства, тревога) – вызывает подобную реакцию.
Парасимпатическая – это восстанавливающая, анаболическая, стимулирующая рост и синтез в организме человека система. Она активируется путем расслабления во время отдыха, фазы глубокого сна ночью и в ходе активного пищеварительного процесса. У здорового человека, не находящегося в состоянии хронического стресса, парасимпатическая система превалирует в течение большей части времени.
Функциональная анатомия головного мозга
Нейроны и нервные волокна очень разные по размерам и форме, структуре и функциям, количеству отростков и другим параметрам. Ниже я кратко опишу образования нервной ткани от периферии (конечности) к центру (головной мозг).
Начнем с периферических нервов, которые обслуживают все тело: лицо, туловище и конечности. Некоторые отвечают за чувствительность, другие – за движение, третьи принимают участие в регуляции тонуса сосудов и мышц. Но есть и те, что несут в себе все волокна сразу, как большой черный провод, внутри которого ветвятся маленькие цветные провода – синий, красный, зеленый, белый. Все эти нервы формируются в спинном мозге, где действует принцип функционального разделения клеток.
Серое вещество спинного мозга – это клетки, «переключатели» сигналов, а белое вещество, которое находится снаружи, – наподобие «проводов». Это условный «лифт», связывающий различные «этажи», в том числе спинной и головной мозг.
Рис. 2. Строение головного мозга
Ствол головного мозга является прямым продолжением спинного мозга и отвечает за жизненно важные функции дыхания и сердечной деятельности. Также за счет ядер черепных нервов он обеспечивает иннервацию кожи и мышц лица и головы, языка, зрения, обоняния, вкуса и слуха. Связь этих органов чувств осуществляется на рефлекторном уровне (например, вы услышали звук и автоматически посмотрели в эту сторону). Здесь же находятся центры управления блуждающего нерва, который связан со сном, пищеварением, дыханием, тонусом сосудов.
Таламус, гипоталамус и эпифиз являются элементами промежуточного мозга между стволом и корой полушарий. Они связаны с регуляцией всех вегетативных функций, контролируют терморегуляцию, ритм сна и бодрствования, а также поступающую из спинного мозга информацию, которая доходит до нашего восприятия. Доходит, кстати, лишь малая ее часть, иначе бы люди сходили с ума от объема потока. Гипоталамус – высший уровень регуляции всех видов гормонов, здесь вырабатывается большое количество нейроэндокринных факторов.
Мозжечок – часть мозга, расположенного позади ствола, под затылочной долей. Он связан с координацией, равновесием, тонусом мышц, памятью позы и перемещением. Самый типичный пример обратимого поражения этой области – алкогольное опьянение.
Подкорковые ядра и старая кора (гиппокамп) – глубокие отделы мозга, связанные с долговременной памятью, эмоциями, обонянием и кодированием окружающего пространства. Поражение этой области вызывает различные виды нарушения памяти и деменцию.
Мозолистое тело – структура, связывающая два полушария между собой. Синхронизирует левую и правую стороны, обеспечивает целостность восприятия, единство мыслительного и творческого процесса.
Кора полушарий большого мозга обеспечивает высшую нервную деятельность. Отвечает за абстрактное мышление и воображение, дает понимание таких категорий, как мораль, нравственность, ответственность, социальные нормы, целеполагание и воля. Передний мозг делится на правое и левое полушарие, каждое из них имеет четыре доли: лобную, теменную, височную и затылочную, которые условно выполняют различные функции6.
Рис. 3. Доли мозга
Правое полушарие отвечает за творчество, свободное поведение, открытость, спонтанность, танцы, фантазии и мечтания.
Левое полушарие – это математические способности, логика, действия, нацеленные на конкретный результат, аналитика.
Лобные доли – логика, воля, дисциплина, адекватный уровень критики к себе, управление движениями конечностей.
Теменные доли – чувствительность кожи и внутренних органов, способность 3D—восприятия на ощупь, понимание абстрактных категорий.
Височные доли – долговременная память, слух, понимание языков, осмысление письменной речи и текстов.
Затылочная доля – зрительное восприятие, анализ визуальных стимулов, интеграция бинокулярного зрения, то есть синхронизация работы обоих глаз и суммирование поступающей информации в одну картинку на две сетчатки.
Итак, в этой главе мы познакомились с основными терминами и общими сведениями о ЦНС. Теперь мы перейдем к более подробному разбору взаимодействия мозга как главного органа ЦНС с другими системами организма.
Глава 2
Кишечник и мозг
В последнее десятилетие все чаще можно услышать о связи работы кишечника и мозга. Говорят также о существовании так называемой двусторонней оси взаимоотношений. Нередко упоминается и третий участник этой системы – микробиота кишечника. На самом же деле все обстоит гораздо сложнее, поскольку, помимо упомянутых участников, в процесс вовлечены иммунная и эндокринная системы, равно как и рацион, и формат питания, которого придерживается человек. Эта система находится в непрерывной трансформации в зависимости от пауз между приемами пищи, вида съеденного продукта и выпитых напитков, эмоционального фона и даже индивидуального состава микроорганизмов, обитающих в пищеварительном тракте.
Все начинается с момента родов, когда происходит первый прямой активный контакт младенца с различными микроорганизмами.
Естественные родовые пути – очень важное «крещение» малыша лактобациллами, в то время как после кесарева сечения биоразнообразие в организме ребенка сдвигается в сторону кокковой флоры, и контакта с необходимыми молочнокислыми бактериями в таком случае гораздо меньше.
Следующий этап становления микробиома – кормление грудным молоком, которое является дополнительным фактором формирования нормальной флоры малыша. Как оказывается, та флора, которая сформировалась у ребенка на самых ранних этапах (с первых месяцов), позднее доминирует на протяжении всей жизни, поэтому так важно заселить ее правильным образом. Лечение антибиотиками в этом периоде, отсутствие разнообразия в питании с преобладанием быстрых углеводов и сильный стресс наносят определенный урон состоянию микробиома, с которым сейчас связывают здоровое долголетие.
Связь кишечника и мозга становится более очевидной в контексте следующих фактов:
– органы пищеварения являются главным источником чужеродных для организма веществ – антигенов. К ним можно отнести все виды пищевых продуктов, различные микроорганизмы, некоторые аллергены и токсичные вещества;
– ЖКТ имеет большую площадь контакта. На всей площади желудочно-кишечного тракта происходит взаимодействие с антигенами, микробиотой, в том числе через прямое соприкосновение с нервными клетками;
– основной массив иммунных клеток и лимфоидных образований находится вблизи пищеварительного тракта или окружает его. Это прослеживается уже с ротовой полости и глотки, где расположены массивные скопления лимфоидной ткани – лимфоузлы, аденоиды и небные миндалины. Желудок и кишечник окружены большим количеством брыжеечных лимфоузлов, а иммунные клетки всегда присутствуют в стенке и на слизистых;
– самое значительное количество нервных и иммунных клеток, сплетений и различных образований вне центральной нервной системы находится в ЖКТ, который часто именуют «вторым мозгом» или энтеральной нервной системой. Это говорит об очевидном приоритете обслуживания пищеварительного тракта нервной системой с эволюционной точки зрения;
– качество пищеварения зависит от психоэмоционального фона. Этот факт действует и в обратную сторону: настроение меняется в зависимости от голода или сытости, вида съеденного продукта и его объема;
– регуляция работы ЖКТ происходит отчасти с помощью тех же нейромедиаторов, которые участвуют и в работе мозга. В осуществлении функций пищеварения активно принимают участие и там же синтезируются серотонин, дофамин, норадреналин и гистамин. Их роль заключается в контроле проницаемости кишечного барьера, регуляции тонуса сосудов, перистальтики и болевой чувствительности.
Термин «ось кишечник – мозг» (gut – brain axis) обозначает тесное двустороннее взаимодействие центральной нервной системы и кишечника. Этот процесс обеспечивается за счет большого объема нервных клеток в пищеварительном тракте. В совокупности эти клетки образуют кишечную нервную систему. Недавние исследования показали важность кишечной микробиоты и ее прямое участие в этих процессах. Во врачебной практике доказательства взаимодействия микробиоты и мозга видны на примере частой комбинации дисбактериоза с расстройствами центральной нервной системы (то есть аутизмом, тревожно-депрессивным поведением) [1].
В качестве примера взаимосвязи оси кишечник – мозг может быть представлено такое состояние, как дисбиоз (то есть нарушение состава кишечной флоры), встречающийся при ухудшении настроения и эмоционального фона. Более того, эта система работает и в обратном направлении, от кишечника к мозгу, что наблюдается при функциональных расстройствах пищеварения, таких как синдром раздраженного кишечника (далее СРК), на фоне которого могут возникать нарушения эмоционального состояния.
Рис. 4. Ось кишечник – мозг
Теперь подробнее остановимся на конкретных путях сообщения кишечника и нервной системы.
Из кишечника в мозг:
– продукция нейроактивных веществ;
– защита от антигенов и токсинов;
– модуляция импульсов по чувствительным волокнам в ЖКТ;
– регуляция иммунного ответа.
Из мозга в кишечник:
– контроль посредством блуждающего нерва;
– продукция защитного слизистого слоя ЖКТ;
– регуляции перистальтики, сфинктеров, пищеварительных соков;
– обратный иммунный ответ (вагус снижает воспаление);
–продукция нейроактивных веществ, таких как серотонин, гамма-аминомасляная кислота (ГАМК7, GABA), фактор роста нервов (BDNF), короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), оксид азота NO, дофамин, норадреналин, гистамин, аминокислоты, органические кислоты и т. д.
Из кишечника в мозг
Показательные исследования проводились на стерильных животных, в основном мышах, которые не имели собственной нормальной флоры.
Отсутствие микробной колонизации или недостаток нормальной флоры приводит к изменениям нейромедиаторного обмена, а также к изменениям функций кишечника, которые заключались в задержке опорожнения и уменьшении перистальтических движений кишечника в направлении прямой кишки.
Все отклонения исчезали после введения этим животным различных штаммов нормальной микрофлоры [2].
Микробиота влияет на реакцию на стресс и тревожное поведение посредством регуляции гипоталамо-гипофизарной оси, воздействуя на синтез кортизола и адренокортикотропного гормона (АКТГ). Нарушение памяти у стерильных животных, вероятно, связано с измененной экспрессией ВDNF, одного из наиболее важных компонентов. Эта молекула является нейротрофическим фактором, представленным преимущественно в гиппокампе и коре головного мозга, где происходит регуляция процессов памяти и эмоций. Присутствие микробиоты приводит также и к модуляции серотонинергических структур в лимбической системе.
«Хорошие» бактерии (пробиотики) могут улучшить реакцию человека на стресс и связанные с ним расстройства. У 581 студента B. bifidum уменьшил стресс, связанную с ним диарею и дискомфорт в кишечнике, а также снизил заболеваемость ОРВИ в период вмешательства [3].
Аналогичным образом B. longum снижал стресс, измеряемый кортизолом, и беспокойство у 22 здоровых добровольцев. В исследовании, в котором принимало участие 219 человек, L. casei снизил уровень кортизола, повысил уровень серотонина и уменьшил симптомы, связанные со стрессом.
Длительное лечение мышей lactobacillus rhamnosus вызывало изменения в ГАМК в головном мозге. Параллельно пробиотики снижали вызванное стрессом высвобождение кортизола, меняли поведение, связанное с тревогой и депрессией. Аналогичным образом временное изменение состава микробиоты, получаемое при введении пероральных противомикробных препаратов (неомицина, бацитрацина и пимарицина) у мышей, не содержащих специфических патогенов, усиливало исследовательское поведение и повышало уровень BDNF в гиппокампе [4].
Один из важных продуктов метаболизма бактерий – короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК), такие как масляная, пропионовая и уксусная кислоты, которые способны влиять на работу вегетативной нервной системы, настроение, память и процесс обучения.
Сохранение кишечного барьера и плотного клеточного контакта между энтероцитами – это естественная функция слизистой, обеспечивающая защиту от антигенов и токсинов, которые потенциально могут проникнуть в лимфу и кровоток. Отклонение может проявляться в виде местного воспаления, нарушения синтеза слизи, целостности кишечного эпителия и возникновения синдрома повышенной проницаемости кишечника.
В одном из исследований введение мышам пробиотиков Lactobacillus helveticus R0052 и Bifidobacterium longum R0175 восстановило целостность барьера плотного соединения и ослабило активность симпатического тонуса, что оценивалось с помощью измерений уровня кортизола и катехоламинов в плазме. Пробиотики также влияли на нейрогенез в области гиппокампа [5].
Модуляция импульсов по чувствительным волокнам в ЖКТ
Lactobacillus reuteri влияют на нервные волокна в слизистой пищеварительного тракта через специальные ионные каналы. Они модулируют моторику кишечника и восприятие боли [6]. Кроме того, микробиота может влиять на активность энтеральной нервной системы путем синтеза местных нейромедиаторов, таких как ГАМК, серотонин, мелатонин, гистамин и ацетилхолин. Лактобациллы также используют нитраты и нитриты для выработки оксида азота и для производства сероводорода, который меняет перистальтику кишечника.
Регуляция иммунного ответа
Усиленное воспаление слизистой оболочки, вызванное у мышей после лечения противомикробными препаратами, увеличивает экспрессию вещества P (нейропептида, который способствует снижению болевого порога и локальному воспалению) в клетках кишечной нервной системы. Но этот эффект нивелируется введением Lactobacillus paracasei, который так же ослабляет вызванную антибиотиками повышенную болевую чувствительность, исходящую из исследуемой области кишечника [7].
Текущая рабочая гипотеза при синдроме раздраженного кишечника заключается в том, что патологическая микробиота активизирует воспалительные реакции слизистой оболочки. Они повышают проницаемость эпителия, активируют болевые сенсорные пути, вызывающие висцеральную боль, и нарушают регуляцию кишечной нервной системы [8].
Из мозга в кишечник
Контроль посредством блуждающего нерва
Процесс пищеварения тесно связан с эмоциональным фоном. Это объясняется обильным проникновением вегетативных волокон в пищеварительную систему – как симпатических, так и парасимпатических. Органы грудной клетки управляются блуждающим нервом, который, будучи частью парасимпатической нервной системы, практически в одиночку обслуживает эту зону.
При стрессе и тревоге вагус не может адекватно функционировать, поскольку подобную активацию вызывает симпатика, которая работает в противовес системе блуждающего нерва. Таким образом, адекватный пищеварительный процесс возможен только в спокойной обстановке и уравновешенном состоянии сознания, когда блуждающий нерв работает корректно.
Регуляция перистальтики, сфинктеров и пищеварительных соков
Активация вагуса связана с запуском большого каскада пищеварительных процессов: синтеза ферментов, соков, желчи, открытия сфинктеров и работы перистальтики. Отсюда следует, что у людей с высоким симпатическим тонусом, то есть находящихся в состоянии хронического стресса и беспокойства, будут проблемы с пищеварением. Это заключение подтверждается на практике тем, что многие проблемы ЖКТ носят функциональный характер на фоне нарушений эмоционального состояния, а введение антидепрессантов и успокоительных препаратов дает положительный эффект.
Продукция защитного слизистого слоя ЖКТ
Если говорить о настрое человека перед приемом пищи с позиции мозга и блуждающего нерва, то можно сказать, что пищеварение – весьма чувствительный процесс. Что нужно для полноценного пищеварения на всех уровнях ЖКТ?
Во-первых, первичный зрительный и обонятельный контакт с пищей. Он позволяет активировать лимбическую систему и возбуждает эмоциональное подкрепление, через которое уже начинается выделение пищеварительных соков и желчи.
Во-вторых, следует снизить уровень стресса, отвлечься от всех дел, что позволит снизить уровень кортизола и симпатической активности, которая не сочетается по функциям с активным пищеварением.
В—третьих, необходимо увлажнение полости рта. Секреция слюны, пищеварительные процессы и восприятие вкуса возможны только в жидкой среде. Чем больше процессов происходит в ротовой полости, тем быстрее происходит стимуляция секреции на нижних уровнях ЖКТ. Поэтому так важно, чтобы пища находилась во рту достаточное время и измельчалась должным образом. И только после соблюдения всех этих условий блуждающий нерв работает оптимальным образом, и пищеварение дает наилучшие результаты.
По этим причинам во многих культурах есть различные традиции перед началом приема пищи: общий настрой, произнесение тоста или молитва – все для того, чтобы максимально повысить эффективность пищеварения посредством активации блуждающего нерва.
Обратный иммунный ответ
Мозг играет важную роль в модуляции функций кишечника, таких как перистальтика, секреция соляной кислоты, бикарбонатов, слизи и ферментов. Регулируется и иммунный ответ слизистой оболочки, что важно для поддержания слизистого слоя, в котором «живет» постоянная флора человека на протяжении всей жизни. Также в слизистом слое происходит основной и заключительный акт пристеночного пищеварения и всасывания питательных веществ. Нарушение регуляции оси кишечник – мозг может повлиять на кишечную микробиоту на данном уровне через слизистый слой и, как следствие, вызвать нарушение нормальной среды обитания слизистой оболочки. Стресс вызывает изменение количества и качества секреции слизи. Акустический стресс негативно влияет на моторику желудка и кишечника после приема пищи у собак [9]. Психический стресс также вызывает ненормальные паттерны перистальтики ЖКТ [10].
Мозг также может влиять на состав и функции микробиоты путем изменения проницаемости кишечника, что позволяет бактериальным антигенам проникать в эпителий и стимулировать иммунный ответ в слизистой оболочке. Симпатическая ветвь (антагонист блуждающего нерва) модулирует количество, дегрануляцию и активность тучных клеток с последующим высвобождением гистамина при стрессе. Другие вещества, такие как С—реактивный белок и кортизол, также могут повышать проницаемость эпителия для бактерий, что облегчает их доступ к иммунным клеткам. Важно отметить, что изменения в кишечнике, связанные со стрессом, способствуют размножению патогенных бактерий.
Стресс и ПТСР (посттравматическое стрессовое расстройство)
Результаты исследований на животных показывают, что несбалансированный состав кишечных бактерий делает их обладателей более уязвимыми к ПТСР после травматического события. У мышей без нормальной флоры наблюдается повышенная реакция на стресс и фиксируется более низкий уровень BDNF, который является фактором, участвующим в выживании нервных клеток. Бифидобактерии, которые вводят этим мышам в раннем возрасте, восстанавливают нормальную ось HPA (гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось) [11].
