Раскрыта тайна обморока: обнаружена обратная связь между сердцем и мозгом при потере сознания
Что происходит, когда люди теряют сознание? Этот вопрос ставил исследователей в тупик в течение многих лет. Лишь недавно учёные из Калифорнийского университета в Сан-Диего выявили генетическую связь между сердцем и мозгом именно при потере сознания.
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.
— 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.
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.
- Дмитрий Ладыгин
- freepik.com
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
3700-летний вирус, спрятанный в средневековых книгах, только что убил 500 тысяч животных
Сколько еще патогенов дремлет в библиотечных хранилищах Европы и России, точно не скажет ни один ученый...
«Этого не должно происходить»: что ученые нашли в облаках Венеры
Там возможны абсолютно другие, просто невероятные формы жизни. И эксперименты это доказали...
Молилась и убивала: какой диагноз ставят Салтычихе психиатры и психологи?
Ученые говорят: феномен жестокости самой страшной помещицы России разгадан, но......
Супервспышка-1947: тогда Земля избежала триллиона бомб. Но успокоилось ли Солнце?
Астрофизики говорят, что нам очень повезло со звездой. Но шансы на глобальную катастрофу все-таки есть...
Карта 1587 года и Ноев ковчег: почему место совпало с раскопками на Арарате?
Длина «судна», кстати, тоже совпала, и это не может не настораживать...
«Выстрел» прямо в Землю: астрономы обнаружили черную дыру, выбрасывающую струю в сторону нашей планеты
Ученые рассказали, как это поможет разгадать важную космическую тайну...
Камчатка 1000 лет назад: археологи заглянули в исчезнувший мир из космоса
Предков этих людей изгнало мощное извержение вулкана, но через столетия они вернулись в родные земли...
Жизнь за пределами Земли: что рассказала ученым межзвездная комета 3I/ATLAS?
Объект настолько древний, что его возраст крайне сложно представить. И это не единственная загадка пришельца из глубокого космоса...
Нашли тайную комнату в гробнице Тутанхамона: почему там может быть Нефертити?
Если гипотеза подтвердится, это будет крупнейшее археологическое открытие современной эпохи...
Астрономы поймали сигнал из космоса: пришельцы или помеха?
И почему главная проблема в том, что мы мастерски сами себе мешаем за пределами Земли?...
928 разбросанных костей в Гёбекли-Тепе: спустя 30 лет раскопок тайна древнейшего храма наконец-то раскрыта
Однако археологи признаются: от открытия им проще не стало. Напротив, все еще больше запуталось...
Черная смерть — двигатель прогресса: как эпидемия чумы в корне поменяла ход истории в Европе
Неожиданно: книгопечатание, отмена крепостного права, раскол западного христианства — это лишь немногие последствия пандемии...
Поделили Москву на «зоны влияния»: генетики рассказали, как живут крысиные «народы» столицы
Почему московские грызуны оказались «неуязвимыми мутантами» и зачем им реки для жизни?...
Тихий океан стал вести странно: молодая вода быстро стареет, а старая, наоборот, молодеет. В чем причина?
Особенно страдает северная часть океана. Но и есть хорошая новость...
Не хуже Тутанхамона: почему сокровища забытых цариц из Ассирии поразили ученых?
Особенно загадочной оказалось гробница II, причем ее тайна до конца не раскрыта и по сей день...
Таинственные пещерные иероглифы в Мексике раскрывают давно потерянную письменность
Оказалось, что разгадки лучше всего искать не в городах, а на склонах гор в глуши...