Похожие статьи
Почти 40% людей хотя бы раз в жизни испытывают обмороки. Эти кратковременные потери сознания, вызванные болью, страхом, жарой, гипервентиляцией или другими причинами, составляют значительную часть обращений в отделения неотложной помощи больниц. Однако точные корневые механизмы, задействованные, когда люди «теряют сознание», в значительной степени остаются загадкой.
Исследователи Калифорнийского университета в Сан-Диего вместе с коллегами из Исследовательского института Скриппса и других учреждений впервые выявили генетический путь между сердцем и мозгом, связанный с обмороком. Работа опубликована в журнале Nature.
Один из их уникальных подходов заключался в том, чтобы рассматривать сердце как орган чувств, а не придерживаться давней точки зрения, что мозг посылает сигналы, а сердце просто следует указаниям. Доцент Школы биологических наук Винет Огастин, старший автор статьи, применяет различные подходы, чтобы лучше понять эти нейронные связи между сердцем и мозгом.
«Мы обнаружили, что сердце также посылает сигналы обратно в мозг, которые могут изменить функцию мозга. Информация, полученная в результате исследования, может иметь отношение к лучшему пониманию и лечению различных психиатрических и неврологических расстройств, связанных со связями между мозгом и сердцем. Наше исследование является первой всесторонней демонстрацией генетически определенного сердечного рефлекса, который точно воспроизводит характеристики обморока человека на физиологическом, поведенческом и нейросетевом уровнях», — рассказывают ученые.
Августин вместе с научным сотрудником биологических наук Джонатаном Лавлейсом и аспирантом Цзинруй Ма, первыми авторами статьи, и их коллегами изучали нейронные механизмы, связанные с рефлексом Безольда-Яриша (BJR), сердечным рефлексом, впервые описанным в 1867 году. На протяжении десятилетий исследователи выдвигали гипотезу, что BJR, который характеризуется снижением частоты сердечных сокращений, кровяного давления и дыхания, может быть связан с обмороком. Но для подтверждения этой идеи не хватало информации, поскольку нейронные пути, участвующие в рефлексе, были недостаточно хорошо известны.
Исследователи сосредоточились на генетике сенсорного кластера, известного как узелковые ганглии, который является частью блуждающих нервов, передающих сигналы между мозгом и внутренними органами, включая сердце. В частности, блуждающие сенсорные нейроны, или VSNS, передают сигналы в ствол головного мозга и, как полагают, связаны с BJR и обмороками. В поисках нового нейронного пути они обнаружили, что ВСН, экспрессирующие нейропептидный Y-рецептор Y2 (известный как NPY2R), тесно связаны с хорошо известными реакциями BJR.
Изучая этот путь у мышей, исследователи были удивлены, обнаружив, что, когда они проактивно запускали ВСНС NPY2R с помощью оптогенетики, метода стимуляции и контроля нейронов, мыши, которые свободно передвигались, немедленно теряли сознание. Во время этих эпизодов они записывали данные от тысяч нейронов в мозге мышей, а также сердечную активность и изменения в чертах лица, включая диаметр зрачков и их изгиб.
Ученые использовали машинное обучение несколькими способами для анализа данных и точного определения интересующих особенностей. Специалисты обнаружили, что после активации нейронов NPY2R у мышей наблюдалось быстрое расширение зрачков и классическое «закатывание глаз», наблюдаемое при обмороке человека, а также снижение частоты сердечных сокращений, кровяного давления и частоты дыхания. Они также измерили снижение кровотока к мозгу.
«Мы были поражены, когда увидели, как их глаза закатились примерно в то же время, когда мозговая активность быстро упала. Затем, через несколько секунд, мозговая активность и движения вернулись. Это был наш момент озарения», — делятся исследователи.
Дальнейшее тестирование показало, что, когда у мышей удалили ВСН NPY2R, BJR и обморочные состояния исчезли. Предыдущие исследования показали, что обморок вызван снижением мозгового кровотока, что также подтвердилось в новом исследовании, но новые данные указывают на то, что сама мозговая активность может играть важную роль. Таким образом, полученные результаты указывают на активацию недавно генетически идентифицированных ВСН и их нейронных путей не только с помощью BJR, но и более централизованно в общей физиологии животных, определенных сетях мозга и даже в поведении.
Перевод
О светлом будущем заботятся политики, о светлом прошлом – историки, о светлом настоящем – журналисты.
