Мозг – самый жирный орган, на 60% он состоит из жира
Когда нейробиолога доктора наук Кристофа Коха спросили, насколько близки ученые к пониманию того, как работает наш мозг, он хмыкнул, а затем сказал: «Мы не понимаем даже, как работает мозг червяка»
Доктор Кох заведует отделом изучения мозга в Институте Аллена (Сиэтл, США), и сотрудники его лаборатории уже много лет работают над картированием и описанием семи тысяч связей нейронов круглого червя Caenorhabditis elegans, а их всего-то 302.
Что и говорить о человеческом мозге с его 86 миллиардами нейронов и 100 триллионами синапсов (связей между ними).
Конечно, нейробиологам известно уже немало, но еще больше предстоит узнать.
«Периодическая таблица» клеток
Серое вещество мозга, расположенное в коре больших полушарий и являющееся главным компонентом центральной нервной системы, состоит из клеточных тел нейронов и глиальных (вспомогательных) клеток. И те, и другие достаточно разнообразны, но ученые пока далеки от сколько-нибудь стройной их классификации.
В Институте Аллена исследователи используют ряд параметров для характеристики типа клетки, причем каждый из них изучается целой командой исследователей.
Клетка мозга характеризуется тем, какие гены она «включает» и «выключает», по ее геометрической форме, по тому, какие участки мозга она соединяет, по ее электрическим параметрам.
Довольно непросто собрать всю это информацию и рассортировать клетки по группам на ее основе.
По словам Коха, исследователи стремятся создать что-то вроде периодической таблицы клеток мозга, подобной менделеевской классификации химических элементов. Это грандиозная работа, до завершения которой еще очень далеко.
Тайны коммуникации
Из школьных учебников биологии нам известно, что нейроны коммуницируют друг с другом через синапсы при помощи специальных сигнальных молекул, которые называют нейромедиаторами или нейротрансмиттерами.
Лучше всех изучены два нейромедиатора, выполняющие противоположные функции: глутамат передает возбуждающий сигнал по цепи нейронов, а гамма-амино-масляная кислота тормозит их.
Ученые, однако, до сих пор не понимают, как именно большинство сигнальных молекул передают свои «послания».
Более того, врачи используют в практике антидепрессанты, влияющие на баланс нейротрансмиттеров, при этом не до конца понимая механизмы их действия.
Подойти ближе к разгадке тайны коммуникации нейронов должен проект MICrONS (Machine Intelligence from Cortical Networks), осуществляемый тремя крупными американскими научными центрами, Институтом Аллена, Медицинским колледжем Бейлора и Принстонским университетом.
В его рамках ученые составляют карту связей в зрительном отделе коры мышиного мозга, который по размеру не больше песчинки. При этом он содержит в себе миллиард синапсов. После того, как карта будет завершена, а это самый масштабный проект такого рода из до сих пор предпринимавшихся, можно будет приступить к изучению сигнальных молекул в разных типах синапсов.
Откуда берутся болезни
Большинство нервных и психических расстройств не являются заболеваниями всего мозга. Они начинаются с конкретных типов нейронов или других клеток и развиваются по мере их изменения и влияния на другие структуры.
Для того, чтобы понять, как начинается та или иная болезнь, какие именно классы клеток уязвимы при конкретном расстройстве, нужно хорошо представлять себе эти классы, что возвращает нас к первой задаче.
Когда у исследователей мозга будет своя периодическая таблица, они смогут отследить какие клетки отмирают, какие растут избыточно или меняются иным образом при заболевании мозга. И тогда возможным станет создание прицельных терапий, направленных на конкретные типы клеток.
Первые шаги в этом направлении уже делаются. Например, известно, что при синдроме Драве, редкой и очень тяжелой форме ранней детской эпилепсии, страдает определенный класс нейронов в результате мутации одного единственного гена.
Сейчас ученые Института Аллена совместно с Педиатрическим исследовательским институтом Сиэтла пытаются создать прицельную терапию, влияющую именно на эти нейроны.
Вода, жир и энергия
Отмечая всемирный день мозга, было бы неправильно сосредоточиться лишь на том, чего ученые еще не знают об этом органе. Вот несколько занятных фактов, которые хорошо известны нейробиологам, но не всегда – широкой публике.
Наверняка вы знаете, что мозг человека весит от 1 до 2 с лишним килограммов, но отдаете ли вы себе отчет в том, что на 60% он состоит из жира? По сути, это один из самых жирных органов нашего тела – факт, важный с практической точки зрения.
В последние десятилетия жир демонизируется, а холестерин и вовсе превращен в страшилку. Между тем, он совершенно необходим для нормальной работы мозга.
Во-первых, он содержится в синаптических мембранах и играет важную роль в передаче сигнала от нейрона к нейрону.
Во-вторых, он является важной частью миелина, вещества, покрывающего нервные волокна и играющего роль изоляции электропроводки. Димиелинизация волокон приводит к серьезным заболеваниям, например, к рассеянному склерозу.
Отсюда вывод: не пренебрегайте качественными жирами в своей диете.
Мозг дорого обходится организму. Он использует 20% его объема крови и 20% всего потребляемого кислорода. Кстати, длина кровеносных сосудов мозга составляет более 160 тысяч километров.
Читайте также: Что делать если ткань расходится
Главным энергетическом ресурсом, питающим мозг, является глюкоза. Сам же он в состоянии бодрствования генерирует порядка 23 Ватт электроэнергии.
А вот еще один важный факт с практической точки зрения. На 75% наш мозг состоит из воды.
Вы удивитесь: а как же 60% жира? Что-то тут не сходится.
Объяснение простое. Живой мозг – как и весь организм человека – состоит на 75% из воды. Если же его вынуть и слить жидкость, то «сухой остаток» будет на 60% жировым.
А практический вывод заключается в том, что для нормальной работы мозга человеку необходимо выпивать в день от 2 до 3 литров воды. Обезвоживание негативно сказывается на всех его функциях, включая память.
Как уже говорилось выше, в мозге присутствуют более 80 миллиардов нейронов. Цифра впечатляющая. Но еще больше способна поразить скорость, с которой увеличивается количество нейронов на раннем этапе внутриутробного развития эмбриона. Она поистине гигантская – 250 000 новых клеток в минуту!
Мозг ребенка в течение первого года жизни увеличивается в объеме в три раза, а затем продолжает расти равномерно примерно до 18 лет.
И, наконец, давайте развенчаем распространенный миф о том, что человек использует только 10% возможностей своего мозга. На самом деле, мы задействуем его полностью, и даже когда спим, для поддержания функций организма и снов нам нужно гораздо больше 10%.
Золотой век нейробиологии
Как говорит доктор Кох, мозг не заботится о том, чтобы дать нам простую и логичную картину того, как он устроен и как функционирует.
«Ему все равно, понимаете вы его или нет», – добавляет он.
Между тем, осознавая, как много до сих пор белых пятен на карте мозга, ученые признают, что наше время – это золотой век нейробиологии.
Во многом благодаря компьютерам, мы обладаем сегодня огромным ресурсом для хранения и интеграции данных, для построения моделей и проверки гипотез.
«Мы имеем такое количество ресурсов и научных центров, подобных нашему, что сегодня мы можем ставить перед собой вопросы, немыслимые еще 20 лет назад», – говорит Кох.
Рано или поздно наш мозг справится с одной из самых сложных задач во Вселенной – познает самое себя, классифицирует все свои клетки, разберется со всеми их связями, найдет причины своих болезней и научится их лечить.
Мы просим подписаться на небольшой, но регулярный платеж в пользу нашего сайта. Милосердие.ru работает благодаря добровольным пожертвованиям наших читателей. На командировки, съемки, зарплаты редакторов, журналистов и техническую поддержку сайта нужны средства.
Нейроны и нейромедиаторы
Наш мозг состоит из нервных клеток — нейронов. Нейроны постоянно общаются друг с другом, передавая от одного другому информацию, закодированную в виде химических молекул. Именно это позволяет мозгу ежедневно выполнять свои функции: обеспечивать двигательную активность, речь, процесс мышления, восприятие зрительной и слуховой информации, ее понимание и запоминание, управление работой органов и систем тела, и многие другие.
Химические цепочки
Все чувства и эмоции, которые испытывают люди, возникают путем химических изменений в головном мозге. Прилив радости, который человек ощущает после получения положительной оценки, выигрыша в лотерею или при встрече с любимым, происходит вследствие сложных химических процессов в головном мозге. Мы можем испытывать огромное количество эмоций, например таких, как печаль, горе, тревога, страх, изумление, отвращение, экстаз, умиление. Если мозг дает телу команду на осуществление какого-либо действия, например, сесть, повернуться или бежать, это также обусловлено химическими процессами. «Химический язык» нашей нервной системы состоит из отдельных «слов», роль которых исполняют нейромедиаторы (их еще называют нейротрансмиттерами).
Миллиарды нейронов мозга общаются, передавая друг другу сигналы через крошечные зазоры между ними. Эти зазоры называются нервными синапсами. Когда один нейрон получает информацию, он посылает в синапс химический сигнал в виде молекул нейромедиатора. Нейромедиатор преодолевает пространство синапса, направляясь к следующему нейрону, где он присоединяется — как лодка к причалу — к специально предназначенному для его «швартовки» на поверхности нейрона месту, которое называется химическим рецептором. Химическая молекула нейромедиатора будет принята только тем рецептором, который предназначен специально для нее. Это своего рода система «ключ и замок», где каждый ключ подходит только к своему замку. После того, как молекула нейромедиатора соединилась с рецептором на поверхности нового нейрона, этот нейрон получает сигнал либо к действию — и тогда начинает передавать сигналы другим нервным клеткам, — либо к остановке передачи тех или иных сигналов.
Таким образом, нейротрансмиттер — это химическое вещество, молекулы которого позволяют клеткам мозга общаться друг с другом, и засчет этого функционировать должным образом. Другими словами, медиаторы передают (переносят) химические сообщения от одних нейронов к другим.
Читайте также: Жировая ткань является эпителиальной тканью
Любой нейрон может получать большое количество химических сообщений, как положительных, так и отрицательных («работай» или «стоп»), от других нейронов, которые его окружают. Эти сообщения могут конкурировать или «сотрудничать», между собой, заставляя нейрон отвечать специфическим образом. Поскольку все эти события происходят в течение очень короткого времени (считаные доли секунды), очевидно, что медиатор должен быть удален из синаптического пространства очень быстро, чтобы те же самые рецепторы могли работать снова и снова. И это удаление может происходить тремя способами. Молекулы нейромедиатора могут быть захвачены назад в то нервное окончание, из которого они были выделены, и этот процесс получил название «обратный захват» («reuptake»); нейромедиатор может быть разрушен специфическими ферментами, находящимися в готовности недалеко от рецепторов на поверхности нейрона; или активное вещество может просто рассеяться в окружающую область мозга, и быть разрушено там.
Изменение нейротрансмиссии с помощью лекарств
Большое число неврологических расстройств — от эмоциональных нарушений, таких как депрессия, — до двигательных, таких как болезнь Паркинсона, связано с нарушениями работы определенных медиаторов головного мозга. Ученые создали большое количество лекарств, задачей которых является устранение этих нарушений и связанное с этим улучшение качества жизни людей. В то же самое время, многие вещества, вызывающие зависимость (алкоголь, никотин, наркотики), действуют, используя тот же самый механизм, изменяя баланс медиаторов в головном мозге. Люди испытывают приливы «хорошего самочувствия», когда начинают принимать эти вещества, но скоро нейроны в их мозге настолько адаптируются к повышенным количествам того или иного химического агента, что для того, чтобы самочувствие оставалось хорошим, требуется принимать все большие и большие дозы препарата. Мозг начинает «требовать» вещество для нормальной работы. Возникает химическая зависимость или аддикция.
Рассмотрим, что происходит при изменении уровней нейромедиаторов мозга на примере трех из них (серотонин, дофамин и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК).
Серотонин
Многие исследования показывают, что низкий уровень серотонина в головном мозге приводит к депрессии, импульсивным и агрессивным формам поведения, насилию, и даже самоубийствам. Лекарственные вещества под названием антидепрессанты создают блок на пути обратного захвата серотонина, тем самым несколько увеличивая время его нахождения в пространстве синапса. Как итог, в целом увеличивается количество серотонина, участвующего в передаче сигналов с нейрона на нейрон, и депрессия со временем проходит.
Депрессия, социофобия, панические атаки, гиперактивность — только некоторые из нарушений, которые можно успешно излечивать, изменяя уровни медиатора в головном мозге. До того, как эти лекарства стали доступны, люди были обречены всю жизнь испытывать психические проблемы, а те, кто мог себе позволить психотерапию, длительное время работали с психиатром или психологом, пытаясь наладить работу своих чувств. Теперь мы знаем, что на многие расстройства работы головного мозга можно воздействовать с помощью лекарств, позволяя людям преодолевать трудности в эмоциональной и социальной жизни.
Сейчас специалисты обращают внимание на то, что мы перестали считать отрицательные эмоции нормальной частью жизни. Все чаще и чаще нам кажется, что тоска или трудности в социальном функционировании — это признак патологии, а значит нужно идти к психиатру и просить лекарство. Безусловно, люди, которые нуждаются в лечении у психиатра, есть. И, тем не менее, определенную часть пациентов, приходящих на прием к врачу, составляют те, кто не страдает никаким психическим расстройством. Такие люди должны проходить курсы терапии с психологами или психотерапевтами. Медикаментозное же лечение необходимо назначать только тогда, когда симптомы психического расстройства достаточно сильно вторгаются в привычную жизнь человека, серьезно нарушая ее. В большинстве случаев, несмотря на то, что лекарства могут помочь облегчить симптомы, более полное и длительное излечение может быть достигнуто только с помощью психотерапии, которая помогает изменить привычное поведение, которое, собственно, и приводит к болезни. Изменения чувств, возникновение различных, в том числе негативных, эмоций в ответ на перемены в жизни, а также жизненные испытания — это часть нормального функционирования человеческой психики. Поэтому не следует каждый раз, когда Вы испытываете печаль или испортили отношения с любимым человеком, требовать у врача назначения успокоительного. Этим Вы не только навредите себе, но и пропустите важный урок, который готова преподать Вам жизнь. И даже в случаях, когда симптомы приносят серьезные страдания или создают чрезмерные трудности, в дополнение к медикаментозному лечению необходима работа с психологом или психотерапия.
В последние годы ведутся бурные дискуссии вокруг психического расстройства, носящего название «синдром дефицита внимания с гиперактивностью» (СДВГ, ADHD). Это расстройство, как правило, диагностируется в детском возрасте. Таким детям очень сложно сохранять концентрацию внимания в течение длительного времени, они совершенно не могут сидеть, не двигаясь; они постоянно находятся в движении, импульсивны и чрезмерно активны. К сожалению, СДВГ диагностируют у все большего числа детей, и многие из них получают лекарства, увеличивающие деятельность медиатора дофамина. Это помогает ребенку быть готовым к работе, более внимательным и сосредоточенным, и поэтому более способным последовательно выполнять задания.
Читайте также: Как покрасить ткань в домашних условиях пищевым красителем
Большинству детей (70 — 80 процентов) с диагнозом СДВГ лечение, направленное на коррекцию обмена дофамина помогает. Однако некоторые специалисты опасаются, что иногда родители слишком поспешно обращаются к врачам, а доктора слишком часто ставят диагноз СДВГ. В итоге то, что просто является плохим поведением, рассматривается как психическая патология, и дети, которым не нужны медикаменты, начинают их получать. Ученые считают, что часть детей, получающих медикаментозное лечение, должны получать терапию у психологов, потому что именно такая помощь была бы для них гораздо более полезна. Однако, нет простого решения этой проблемы, и очевидно, дискуссии на эту тему будут вестись еще долго.
Наркотическое вещество, известное как «экстази» или МДМА, также изменяет уровень серотонина в мозге, но намного более радикально. Он заставляет выделяющие серотонин нейроны выплескивать все содержимое сразу, затапливая этим химикатом весь мозг, что, конечно, вызывает ощущение чрезвычайного счастья и гиперактивность (чрезмерную двигательную активность). Однако, за это приходится расплачиваться позже. После того как экстази израсходовал весь мозговой запас серотонина, включаются компенсаторные механизмы, быстро разрушающие избыток нейромедиатора в мозге. После того, как спустя несколько часов действие наркотика заканчивается, человек, вероятно, будет чувствовать себя подавленным. Этот период «депрессии» продлится до тех пор, пока мозг не сможет восполнить запасы и обеспечить нормальный уровень медиатора. Повторное использование на этом фоне экстази может привести к глубокой депрессии или другим проблемам, которые будут тянуться в течение долгого времени.
Дофамин
Дофамин — медиатор, который обеспечивает процессы контроля движений, эмоционального ответа, а также способность испытывать удовольствие и боль. При болезни Паркинсона выходят из строя нейроны, передающие дофамин, что вызывает прогрессирующую потерю контроля движений. Вещество под названием Леводопа, которое мозг может преобразовать в дофамин, часто помогает контролировать эти симптомы.
Ученые обнаружили, что люди с расстройством психики, известным как шизофрения, фактически чрезмерно чувствительны к дофамину в мозге. Как следствие, при лечении шизофрении используются лекарства, которые блокируют дофаминовые в головном мозге, таким образом, ограничивая воздействие этого нейромедиатора.
С другой стороны, вещества, известные как амфетамины, увеличивают уровень дофамина, заставляя нейроны его высвобождать, и препятствуя его обратному захвату. В некоторых странах врачи используют разумные дозы этих препаратов при лечении некоторых заболеваний, например, синдрома гиперактивности с дефицитом внимания. Тем не менее, иногда люди абсолютно необдуманно неправильно используют эти вещества, пытаясь обеспечить себе повышенный уровень бодрствования и способность решать любые задачи.
Гамма-аминомасляная кислота
Гамма-аминомасляная кислота, или ГАМК, является главным медиатором, чья роль заключается в передаче нейронам команды «стоп». Исследователи полагают, что определенные типы эпилепсии, которые характеризуются повторными припадками, затрагивающими сознание человека и его двигательную сферу, могут являться результатом снижения содержания ГАМК в головном мозге. Передающая система мозга, не имея адекватного «тормоза», входит в состояние перегрузки, когда десятки тысяч нейронов начинают сильно и одновременно посылать свои сигналы, что приводит к эпилептическому приступу. Ученые полагают, что за разрушение слишком большого количества ГАМК могут быть ответственны мозговые ферменты, в связи с чем появились лекарства, которые помогают остановить этот процесс. Время показало их эффективность в лечении не только эпилепсии, но и некоторых других нарушений работы мозга.
Гормоны
Химическое взаимодействие
Норадреналин — медиатор, который обеспечивает работу различных мозговых систем, связанных с активацией и бодрствованием, обеспечивающих бдительность и внимание, а также является переносчиком сигналов в симпатической нервной системе. В симпатической нервной системе норадреналин вызывает сужение кровеносных сосудов, подъем артериального давления, увеличивает частоту дыхания и сердцебиения. Норадреналин также работает как гормон, который выделяют надпочечники, расположенные с обеих сторон чуть выше почек. Результаты его выделения надпочечниками те же самые: спазм сосудов, подъем давления, ускорение работы сердца и учащение дыхания. Адреналин, норадреналин, а также другие гормоны, вырабатываемые надпочечниками, играют важную роль в ответе организма на стресс.
Гормоны — это химические вещества, которые выделяются в кровь железами внутренней секреции, которых очень много в нашем организме. Гормоны передают сообщения, которые вызывают различные изменения в организме, и это очень похоже на то, как действуют медиаторы в нервной системе. В нашем организме есть много веществ, таких как норадреналин, которые работают и как медиаторы, и как гормоны. Налицо очень тесная связь между нервной и эндокринной системами, являющимися мощными регуляторами происходящих в организме процессов. Мозг через гопоталамо-гипофизарную систему оказывает важное влияние на процесс регуляции выделения гормонов, и если происходит сбой в работе медиаторов, может возникнуть гормональный дисбаланс, который, в свою очередь, начинает оказывать влияние на мозговые функции и, как следствие на то, как человек себя чувствует.
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом