Связь между желудочно-кишечным трактом и мозгом играет центральную роль в поддержании энергетического гомеостаза. Недавнее исследование показывает, что чувство голода можно модулировать, воздействуя на нервные пути между желудком и мозгом. Исследование опубликовано в Brain Stimulation.
Размещение электрода для чрескожной стимуляции ушной области блуждающего нерва (taVNS) и его имитация (sham). Credit: University of Tübingen.
Более ранние исследования в области функциональной связи мозга и внутренних органов доказали наличие специальной сети в мозге, которая синхронизирована с нервной системой желудка, однако ее полномасштабное исследование стало возможно только сейчас.
Сигналы от желудка, как и от других внутренних органов, носят название «интероцептивных», то есть получаются от расположенных в них хемо- и механо-рецепторов. Прямо или косвенно сигналы от энтеральной нервной системы влияют на регулирование движения гладких мышц желудочно-кишечного тракта. Также они играют непосредственную роль в энергетическом обмене и опосредуют чувство голода и насыщения, передавая физиологическое состояние организма по восходящим путям блуждающего нерва к ядру солитарного тракта в стволе мозга.
Для лучшего изучения этой сети ученые из Тюбингенского университета использовали чрескожную стимуляцию ушной области блуждающего нерва (taVNS). Сама методика taVNS увеличивала активность в ядре солитарного тракта, модулируя в том числе моторику желудка через нисходящий ваго-вагальный путь. Чтобы оценить влияние активации блуждающего нерва на желудочно-мозговую связь у здоровых людей, исследователи также записывали электрогастрографию (ЭГГ) и фМРТ.
В простом слепом рандомизированном исследовании участвовали 45 здоровых кандидатов. Каждый участник проходил по два сеанса. На одном из сеансов участники испытывали стимуляцию через taVNS, а на другом имитацию реального протокола. В рамках исследования участников просили есть примерно за 1,5 часа до каждого сеанса.
В начале эксперимента производился сбор информации о состоянии голода, настроении и других показателей испытуемых. Далее участников помещали в сканер фМРТ, а также устанавливали им электроды для ЭГГ и электрокардиографии (ЭКГ). Измерялись ЭЭГ и ЭКГ, а потом следовало 10-минутное базовое (без стимуляции) измерение фМРТ. После этого ученые включали стимуляцию (taVNS или имитацию) и измеряли еще примерно 10 минут. В завершении исследования, после МР-томографа, участники снова заполняли информацию о своем состоянии.
Второй сеанс проходил по той же схеме и обычно проводился через 1-7 дней. Далее производился анализ силы влияния taVNS на связь между желудком и мозгом. Ученые оценивали связь между taVNS и изменениями активности мозга на фМРТ.
Схема изменения активности мозга при taVNS и ложной (sham) стимуляции. VTA — ventral tegmental area(вентральная область покрышки); NTS — nucleus of the solitary tract (ядро солитарного тракта); PLV — phase-locking value (значение фазовой синхронизации). Credit: University of Tübingen.
В результате, согласно полученным данным, taVNS увеличивала связь между желудком и мозгом в ядре солитарного тракта и среднем мозге, одновременно усиливая связь в головном мозге и усиливая тем самым ощущение голода. Результаты исследования могут помочь в понимании роли блуждающего нерва в управлении желудочно-кишечной сетью нейронов, а также проложить путь к новым нейромодулирующим методам лечения.
Текст: Савва Запекин
Vagus nerve stimulation increases stomach-brain coupling via a vagal afferent pathway. Sophie J. Müller, Vanessa Teckentrup, et al. Brain Stimulation: Basic, Translational, and Clinical Research in Neuromodulation. Volume 15, 1279-1289, September 01, (2022). https://doi.org/10.1016/j.brs.2022.08.019
Материал подготовлен в рамках совместного проекта с инфраструктурным центром «Нейронет». В нем мы освещаем мировые достижения в области нейротехнологий, нейроразвлечений и спорта, а также нейрообразования.
