Не только мозг: ученые выяснили, как кишечник помогает нам запоминать окружающий мир

Долгое время считалось, что память — это исключительно работа мозга. Именно нервные клетки гиппокампа, как предполагали ученые, создают внутреннюю карту окружающего мира: помогают человеку помнить, где находится дом, куда положили ключи или в каком месте была найдена нужная вещь.

Однако последние исследования показывают: мозг не работает изолированно. На его деятельность способны влиять процессы, происходящие далеко за пределами черепной коробки. Одним из важнейших участников этого диалога оказался кишечник.

Ученые из Университета Южной Калифорнии обнаружили механизм, который связывает поступление пищи в организм с формированием пространственной памяти. Эксперименты на крысах показали: кишечник способен отправлять в мозг сигналы, которые помогают животным запоминать расположение объектов, связанных с поиском еды. Работа была опубликована в журнале Nature Communications.

Кишечник отправляет сообщение в мозг

Главным каналом связи между пищеварительной системой и нервной системой оказался блуждающий нерв — одна из крупнейших коммуникационных магистралей организма.

Этот нерв соединяет внутренние органы с головным мозгом и передает информацию о состоянии тела: наличии питательных веществ, уровне насыщения, изменениях обмена веществ.

Исследователи выяснили, что после поступления пищи кишечник выделяет гормон холецистокинин (CCK). Он известен прежде всего своей ролью в формировании чувства сытости, однако оказалось, что его функции гораздо шире.

Когда ученые вводили этот гормон лабораторным животным, в гиппокампе резко увеличивался уровень ацетилхолина — нейромедиатора, который играет важную роль в процессах обучения и формирования воспоминаний.

Проще говоря, организм не просто сообщает мозгу: «мы поели». Он словно передает дополнительную информацию: «это место оказалось полезным, его стоит запомнить».

Почему важен гиппокамп

Гиппокамп называют одной из главных структур памяти. Именно он участвует в создании так называемых пространственных воспоминаний — способности помнить расположение объектов и ориентироваться в окружающей среде.

Благодаря работе гиппокампа человек может построить мысленную карту квартиры, вспомнить дорогу к знакомому месту или найти предмет там, где оставил его несколько часов назад.

Ученые давно изучают эту область мозга. Ранее исследования показали существование сложных нейронных систем, которые работают как своеобразная внутренняя GPS-навигация организма.

Новое исследование добавляет к этой картине еще один элемент: оказывается, на работу этой «карты мозга» могут влиять сигналы от пищеварительной системы.

Сигнал идет через сложную цепочку

Чтобы понять, каким именно путем информация из кишечника достигает гиппокампа, ученые изучили работу медиальной перегородки — участка мозга, который участвует в передаче сигналов между различными нервными структурами.

Когда исследователи нарушали работу клеток этой области, выброс ацетилхолина в гиппокампе после воздействия кишечного гормона прекращался.

Это показало, что связь между кишечником и памятью проходит не напрямую, а через сложную нейронную цепочку:

питательные вещества → кишечник → гормональный сигнал → блуждающий нерв → медиальная перегородка → гиппокамп → формирование памяти.

Мозг различает сладость и настоящую пищу

Особенно интересным оказался эксперимент, в котором ученые проверяли, что именно запускает механизм памяти.

Животным давали разные вещества: сахарный раствор, жир, а также искусственные подсластители без калорий.

Оказалось, что полноценная реакция мозга возникала только тогда, когда организм получал реальные питательные вещества. Сам вкус или ощущение сладости сами по себе были недостаточны.

Это означает, что нервная система оценивает не только удовольствие от еды, но и ее энергетическую ценность. Организм словно отделяет «приятный сигнал» от «полезного ресурса».

Фастфуд способен нарушить связь кишечника и мозга

Отдельная часть работы была посвящена влиянию питания.

Молодых крыс в течение месяца кормили рационом с высоким содержанием жиров и сахара — продуктами, аналогичными популярной нездоровой пище, включая сладости и жирные закуски.

После такого питания у животных нарушалась нормальная реакция системы «кишечник — мозг». Даже после возвращения к обычному рациону полноценный выброс ацетилхолина во время еды не восстанавливался сразу.

Кроме того, такие животные хуже выполняли задания на пространственную память: они чаще ошибались при поиске места, где ранее находили пищу.

Ученые предполагают, что длительное употребление продуктов с высоким содержанием сахара и жиров может менять работу механизмов, которые связывают состояние организма и когнитивные функции.

Что это значит для человека

Хотя эксперимент проводился на крысах, а не на людях, открытие дает ученым новый взгляд на влияние питания на мозг.

Сегодня активно развивается направление исследований, изучающее так называемую ось «кишечник — мозг». Специалисты уже знают, что кишечная микрофлора, иммунная система и нервные сигналы могут влиять на настроение, обучение и когнитивные процессы.

Однако делать прямые выводы о человеческой памяти пока рано. Организм человека значительно сложнее, а процессы памяти зависят от множества факторов: генетики, возраста, сна, уровня стресса и образа жизни.

Тем не менее новое открытие показывает: питание может влиять на мозг не только через поступление необходимых веществ, но и через сложные сигнальные механизмы.

Будущее исследований: можно ли улучшить память через кишечник?

Ученые считают, что дальнейшее изучение связи между кишечником и мозгом может помочь лучше понять механизмы нарушений памяти.

В перспективе исследователи надеются выяснить, можно ли использовать эту систему для поддержки когнитивных функций при различных заболеваниях. Возможными направлениями могут стать изучение питания, микробиома кишечника и методов воздействия на нервные пути, соединяющие внутренние органы и мозг.

Новое исследование меняет привычное представление о памяти: воспоминания формируются не только там, где находятся нейроны. Оказывается, часть информации, необходимой мозгу для работы, приходит из самого организма — в том числе из кишечника.

Иными словами, наш мозг помнит окружающий мир не один.

Ранее журналисты сайта «Пронедра» писали, что предпочтение мягкой пище — повод задуматься: как зубы влияют на желудок и кишечник