Исследователи из Калифорнийского университета Сан-Диего обнаружили нейронный путь, контролирующий процесс, в котором участвует группа сенсорных нейронов, соединяющих сердце со стволом мозга. Нейробиологи показали, что активация этих нейронов заставляет мышей прекращать движение и практически мгновенно падать. У мышей появляются симптомы, наблюдаемые при обмороке у человека, такие как быстрое расширение зрачков и закатывание глаз.
Нейробиологи разгадали тайну коротких обмороков у человека
Исследователи из Калифорнийского университета Сан-Диего обнаружили нейронный путь, контролирующий процесс, в котором участвует группа сенсорных нейронов, соединяющих сердце со стволом мозга. Нейробиологи показали, что активация именно этих нейронов приводит к обмороку.
Эффект мелодрамы (1830) Луи Леопольда Буало. Точные механизмы, управляющие тем, как и почему люди падают в обморок, давно озадачивают ученых. Leemage/Corbis via Getty
От жары, голода или просто от вида крови 40% людей хотя бы раз в жизни падали в обморок. Но что именно вызывает эти кратковременные потери сознания, до сих пор оставалось загадкой.
Авторы предполагают, что этот нейронный путь дает ключ к пониманию обморока, при котором происходит снижения кровотока в мозге.
«Изучение этих путей может привести к новым подходам к лечению кардиологических причин обмороков», — говорит Калянам Шивкумар, кардиолог из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Почему люди падают в обморок
Картина 1744 года работы Пьетро Лонги «Обморок»
Механизмы, контролирующие, как и почему люди падают в обморок, долгое время оставались загадкой, в том числе и потому, что исследователи обычно сосредотачиваются на изучении либо сердца, либо мозга в отдельности. Однако авторы исследования разработали инструменты, позволяющие показать, как взаимодействуют эти две системы.
Используя анализ секвенирования РНК одной клетки нодозного ганглия, являющегося частью блуждающего нерва (который соединяет мозг с несколькими органами, включая сердце), авторы выявили сенсорные нейроны, экспрессирующие один из типов рецепторов, участвующих в сокращении мелких мышц кровеносных сосудов.
Эти нейроны, названные NPY2R VSNs, отличаются от других ветвей блуждающего нерва, которые соединяются с легкими или кишечником. Эти нейроны формируют ветви в нижних, мышечных отделах сердца, так называемых желудочках, и соединяются с отдельной областью ствола мозга, называемой area postrema.
При активации с помощью методов оптогенетики нейронов NPY2R VSNs мыши, которые до этого свободно передвигались, через несколько секунд теряли сознание. Помимо быстрого расширения зрачков и закатывания глаз, мыши демонстрировали и другие симптомы обморока у человека, включая снижение частоты сердечных сокращений, артериального давления, частоты дыхания и притока крови к мозгу.
Обычно люди быстро восстанавливаются после обморока. «Эти нейроны очень похожи на избалованных детей. Им нужен кислород и сахар, и они нуждаются в них постоянно и прямо сейчас», — говорит нейробиолог Ян Герт ван Дейк. — «Они очень быстро перестают работать, если лишить их кислорода или глюкозы».
Эти нервные клетки начинают погибать примерно через 2-5 минут без кислорода, но обморок обычно длится менее 60 секунд. «Если снова дать им кислород, они просто возобновят свою работу и сделают это так же быстро», — говорит ван Дейк.
На «вопросы, которые кардиологи задавали десятилетиями, теперь можно взглянуть с точки зрения нейронауки и действительно увидеть, как нервная система управляет сердцем», — отмечают ученые.
Следующий важный вопрос — как эти нейроны запускаются после обморока, говорит ван Дейк: «А вот это одна из самых больших загадок за всю мою карьеру».