Как "думает" кишечник. Впервые изучены нейроны "второго мозга"

Австралийские учёные впервые описали действие нейронов так называемого второго мозга млекопитающих, который расположен… в кишечнике.

Речь идёт об энтеральной нервной системе (ЭНС), которая состоит из сети нейронов и регулирует работу гладких мышц внутренних органов, обладающих сократительной активностью.

В новой работе команда под руководством Ника Спенсера (Nick Spencer) из Университета Флиндерса, исследуя "кишечные нейроны" мышей, показала, как они координируют свою деятельность, чтобы создавать мышечные сокращения. За счёт последних происходит выделение отходов на последнем отрезке пищеварительной системы – в толстой кишке.

"Эти данные идентифицируют ранее неизвестную картину активности нейронов в периферической нервной системе", — рассказывает Спенсер.

Он поясняет, что энтеральная нервная система является частью периферической, поскольку она отделена от центральной нервной системы (ЦНС), отвечающей за работу головного и спинного мозга.

Отмечается, что, хотя нейроны "второго мозга" связаны с нейронами ЦНС, энтеральная нервная система всё-таки действует автономно. Причём это единственный внутренний орган, который обладает такой способностью.

"Это действительно собственный мозг", — пояснил Спенсер в интервью изданию ScienceAlert.

Он также добавил, что, согласно некоторым работам, с эволюционной точки зрения энтеральную нервную систему вообще можно считать "первым" мозгом, поскольку механизмы её работы сформировались раньше, чем центральная нервная система. Кроме того, принципы функционирования ЭНС схожи у большинства самых разных видов: от примитивных до более сложных организмов.

Изучить работу этой системы у млекопитающих помог новый метод исследований: специалисты объединили новую технологию визуализации нейронов с записями электрофизиологической активности гладкой мускулатуры органов ЖКТ. В результате они смогли наблюдать за работой различных типов нейронов.

Оказалось, что энтеральная нервная система толстой кишки мыши содержит в среднем 400 тысяч нейронов.

"Одна из величайших тайн желудочно-кишечного тракта, — объясняет Спенсер, — заключается в том, как такие большие группы нейронов фактически создают всплески, побуждающие сокращение клеток гладкой мускулатуры, что позволяет высвобождаться содержимому толстой кишки".

По словам учёных, они зафиксировали всплески активности нейронов "второго мозга", которые имеют чёткую ритмику. Популяция "кишечных" нейронов запускает работу миллионов клеток гладких мышц, причём их сокращение имеет ту же самую частоту, что и всплески нейронной активности.

"Синхронная деятельность энтеральной нервной системы включала одновременную активацию больших популяций возбуждающих и тормозных нейронов, а также предположительно сенсорных нейронов. Это основная картина активности нейронов в периферической нервной системе млекопитающих, которая ранее не была идентифицирована ", — добавляет Спенсер.

Если подобная синхронизация ритмов активности нейронов уже наблюдалась в мозге человека, то в ЖКТ она замечена впервые. И эти данные помогут понять, как "думает" "второй мозг" людей.

"Слишком часто медикам приходится лечить болезнь, не понимая, как действует тот или иной орган. До этого никто не знал, как нейроны в ЭНС приводят к сокращению кишечника. Теперь мы знаем, как эта система функционирует в здоровом организме", — отмечает Спенсер.

Схему активности здоровых нейронов можно будет использовать как контрольный шаблон, чтобы выявлять дисфункции кишечника и изучать их модели. В частности, речь идёт о хронических запорах и других распространённых нарушениях.

Научная статья по итогам прорывного исследования была опубликована в издании The Journal of Neuroscience.

Кстати, ранее биоинженеры впервые вырастили кишечную ткань, "вооружённую" собственными нервами.