Ученые раскрыли, как сердце 'выключает' мозг, вызывая обморок

Ученые из Калифорнийского университета в Сан-Диего раскрыли тайну обмороков, выявив точный генетический механизм, связывающий сердце и мозг. Это открытие не только проливает свет на одно из самых распространенных медицинских явлений, но и открывает путь к разработке эффективных методов лечения состояний, при которых часты обмороки.

Ранее считалось, что мозг посылает сигнал сердцу, которое немедленно реагирует на него. Однако команда под руководством ассистента профессора биологических наук Винита Августина показала, что это только часть процесса. "Мы обнаружили, что сердце также отправляет сигналы обратно в мозг, что может изменять функцию мозга", - говорит Августин.

Исследователи сосредоточились на изучении нейронных механизмов, связанных с рефлексом Безольда-Яриша (BJR), функцией сердца, которая была идентифицирована еще в 1867 году и предполагалась в качестве причины обмороков, но до сих пор не была доказана. Они изучили генетический состав сенсорного кластера, известного как узловая ганглия, часть блуждающих нервов, передающих сигналы между мозгом и сердцем. Именно здесь было обнаружено, что нейроны, выражающие рецептор нейропептида Y типа 2 (NPY2R), имеют значительную связь с физиологией BJR.

Используя оптогенетику для целенаправленного воздействия на конкретные нейроны, ученые смогли активировать NPY2R VSNs у мышей, что мгновенно вызывало у них обморок. Наблюдения, обширные данные о нейронной активности мозга и машинное обучение позволили ученым показать, насколько важную роль играет NPY2R в вызывании обморока.

Кроме того, при активации этих нейронов у мышей наблюдалось расширение зрачков и характерный для обморока "заворот глаз", а также замедление сердцебиения, дыхания и падение кровяного давления. "Мы были поражены, когда увидели, как их глаза закатываются в тот же момент, когда активность мозга резко падала", - сообщают исследователи в резюме работы. "Затем, спустя несколько секунд, активность мозга и движение возвращались. Это был наш момент эврики".

Когда ученые исключили нейроны NPY2R VSNs, рефлекс Безольда-Яриша и последующие обмороки у мышей больше не наблюдались. Это открытие подчеркивает, что взаимодействие между мозгом и сердцем является взаимным: не только мозг управляет сердцем, но и сердце влияет на работу мозга. Таким образом, сокращение кровотока к мозгу, ранее считавшееся основной причиной обмороков, теперь дополняется новым пониманием двусторонней коммуникации между этими двумя жизненно важными органами.

"Традиционно нейробиологи считают, что тело просто следует за мозгом, но теперь становится очень ясно, что тело отправляет сигналы в мозг, а затем мозг изменяет свою функцию", - говорит Августин.

Эти результаты открывают потенциальные направления для исследований с целью лучшего понимания и лечения ряда психиатрических и неврологических расстройств, имеющих явную связь между мозгом и сердцем.

"Мы также надеемся более внимательно изучить кровоток в мозге и нейронные пути в мозге в момент синкопе, чтобы лучше понять это распространенное, но загадочное состояние", - отмечают исследователи в исследовании.

Команда надеется теперь отследить точные условия, необходимые для возбуждения VSNs, и использовать исследование для разработки целевых терапий для состояний здоровья, связанных с обмороками.

Исследование было опубликовано в журнале Nature, а видео ниже захватывает "диалог" сердца и мозга, когда активность сердца замедляется в ответ на стимуляцию VSNs, вызывающих обморок.