Приступы обморока, также известные как синкопе или синкопальные состояния, случаются примерно у 40% людей хотя бы единожды в жизни. Не связанные с эпилепсией приступы кратковременной потери сознания возникают по разным причинам: боль, испуг, жаркая погода или так называемая гипервентиляция при слишком частом и глубоком дыхании. До недавнего исследования истинная природа потери сознания во многом считалась загадкой.
Учёные продвинулись в её решении, когда взглянули на сердце не как на «мотор», послушный командам из мозга. Оказалось, что существует и обратная связь между двумя важнейшими органами, так как сердце тоже шлёт сигналы мозгу.
Мы обнаружили, что сердце посылает сигналы обратно в мозг, которые могут влиять на его функции
— Винит Огастин, доцент Школы биологических наук Калифорнийского университета.
Открытие важно для понимания и лечения различных психиатрических и неврологических расстройств, при которых существенна обнаруженная взаимосвязь. В научном отчёте исследователи заявили, что науке впервые удалось столь полно увидеть генетическую природу определённого сердечного рефлекса и характеристики обморока на трёх уровнях: физиологическом, поведенческом и нейросетевом.
Учёные обратились к нейронным механизмам рефлекса Безольда-Яриша (BJR). Впервые явление описали в 1867 году. В течение десятилетий считалось, что BJR может быть связан с обмороком, потому что при таком состоянии снижаются частота сердечных сокращений, дыхания и кровяное давление. Но гипотезе не хватало весомых доказательств из-за нехватки знаний о работе нервной системы при срабатывании рефлекса.
В нашем организме есть скопления нервных клеток, которых называют ганглиями или нервными узлами. Они отвечают, в частности, за передачу сигналов между мозгом и внутренними органами, в том числе сердцем. Чтобы раскрыть генетическую сторону вопроса, исследователи сосредоточились на блуждающих сенсорных нейронах (VSN). И обнаружили, что VSN под влиянием гормонов выделяют нейропептидный рецептор NPY2R, и при этом тесно связаны с хорошо известными реакциями рефлекса Безольда-Яриша. Поясним, что рецептор, упрощённо говоря, — это образование из нервных клеток, которое преобразует некие раздражители в нервный импульс.
Наблюдая за подопытными мышами, исследователи активировали NPY2R через VSN, используя оптогенетику, — так называют метод возбуждения, стимуляции и контроля нейронов светом. Мыши немедленно теряли сознание, когда срабатывали соответствующие нейроны. Во время таких провоцированных обмороков биологи наблюдали за тысячами нейронов в мозге мышей, сердечной активностью и изменениями внешности — как реагировали зрачки и двигались усы.
Экспериментаторы также использовали искусственный интеллект (ИИ) для анализа данных. И благодаря машинному обучению выявили у грызунов резкое расширение зрачков и характерное «закатывание глаз», подобное симптомам при обмороках у людей. Это сопровождалось ослабленным сердцебиением, снижением кровяного давления и частоты дыхания, а также ухудшением притока крови к мозгу. А через несколько мгновений после вызванного специально обморочного состояния к мышам возвращались мозговая и двигательная активность. И это стало моментам озарения!
Дальнейшие эксперименты показали, что удаление NPY2R у мышей привело к исчезновению BJR и обмороков. Так что исследование не просто доказало, что обмороки связаны со снижением притока крови к мозгу, но и показало, что решающую роль играет собственно мозговая активность. Полученные результаты указали на активацию VSN и их нейронных путей не только при BJR, но и вообще на роль определённого рецептора для физиологии, мозга и поведения.
В прошлом выявить такие нюансы было сложно, потому что нейробиологи изучали мозг, а кардиологи, соответственно, — сердце, и знания не пересекались. Винит Огастин отметил по этому поводу, что нейробиологам свойственно думать, что тело лишь повинуется мозгу. И теперь вдруг стало понятно, что тело посылает сигналы в мозг, а затем мозг меняет функцию органов.
Совершив открытие, учёные хотят теперь ещё лучше понять распространённое, но загадочное состояние. И надеются прийти к методам лечения обморочных состояний.
