Микробиота, сигнальное посредничество иммунной системы и мозг
Считается, что в реализации информации по оси «микробиота-мозг» задействованы определённые сигнальные пути. На конгрессе, организованном Международным колледжем нейрофармакологии, были представлены ключевые открытия, касающиеся роли иммунных сигнальных паттернов в формировании поведения.
- Специалисты из области психиатрии и когнитивной нейробиологии сегодня получают всё больше данных о влиянии приобретённого иммунитета на поведение.
- Компонентом системы реанжировки генов, обеспечивающих приобретённый иммунитет, является активирующий рекомбинацию ген-1 (RAG-1).
- Делеция RAG-1 сказывается на способности лимфоцитов к VDJ-рекомбинации — механизму генетической перестройки, который ранжирует генные сегменты variable (V), joining (J) и diversity (D) и образует вариабельные домены T- клеточных рецепторов.
- В результате такой делеции T и B- клетки мышей утрачивают зрелость, и приобретённый иммунитет не функционирует.
- RAG1-/— mice демонстрировали более низкий уровень тревоги.
-
Отсутствие у мышей и β-2 микроглобулина, и транспортёров, ассоциированных с антигенным процессингом (β2M−/−TAP−/−) приводит к утрате 1 функционального класса главного комплекса гистосовместимости (MHC) и уменьшению числа CD8 T-клеток.
У таких особей не выявлено отличий по времени, проведённому в открытых рукавах приподнятого крестообразного лабиринта (EMP), однако степень опасности они оценивали дольше.
- Мыши без β и δ цепей (TCRβ-/-δ-/-) T- клеточных рецепторов и сниженным количеством T-клеток показали менее выраженную тревогу в тесте EMP, камере «свет-тьма» и «Открытом поле», в то время как при дефиците B-клеток такого не наблюдалось.
-
В исследовании на β2M−/−TAP−/− мышах в отличие от B6-особей отсутствовал половой диморфизм в отношении активности, исследовательского поведения и уровня тревожности.
Та же закономерность наблюдалась в опытах на TCRβ-/- δ-/-.
- Учитывая имеющиеся данные о половом диморфизме в функционировании иммунной системы, необходимо продолжать изучение иммунного фенотипа у разных полов и его роли в регуляции поведения.
Функции нейромедиаторов и принцип их действия
Без правильного “общения” нейронов и клеток невозможно нормальное функционирование организма. И многие заболевания могут быть именно результатом “недопонимания” в нервной системе. Оно влияет на нашу иммунную, эндокринную и другие важные системы, от которых зависит общее состояние здоровья.
Разлад в работе нейромедиаторов мы можем ощущать, например, как проблемы со сном, беспокойство, депрессию или усталость, мигрень, ПМС, недостаток концентрации или, наоборот, чрезмерную сконцентрированность на чем-то и даже зацикленность.
При этом нарастающая динамичность нашей жизни часто приводит к дисбалансу нейротрансмиттеров и гормонов.
Как работают нейромедиаторы?
Чтобы нейроны могли отправлять сообщения по всему телу, они должны иметь возможность общаться друг с другом для передачи сигналов. В конце каждого нейрона есть крошечный промежуток, называемый синапсом, и для связи со следующей клеткой сигнал должен иметь возможность пересечь это небольшое пространство. Это происходит посредством процесса, известного как нейротрансмиссия.
В большинстве случаев нейротрансмиттер высвобождается из так называемого терминального конца аксона после того, как потенциал действия достигает синапса, места, где нейроны могут передавать сигналы друг другу.
Когда электрический сигнал достигает конца нейрона, он запускает высвобождение пузырьков, которые содержат нейротрансмиттеры. Эти мешочки разливают свое содержимое в синапс, где нейротрансмиттеры затем перемещаются через щель к соседним клеткам. Эти клетки содержат рецепторы, с которыми нейротрансмиттеры могут связываться и запускать внутриклеточные изменения.
После высвобождения нейромедиатор пересекает синаптическую щель и прикрепляется к рецепторному участку на другом нейроне, либо возбуждая, либо ингибируя принимающий нейрон, в зависимости от своих функций.
Так же, как для открытия определенного замка нужен правильный ключ, нейротрансмиттер будет связываться только с определенным рецептором. Только в случае такого совпадения нейромедиатор способен вызывать изменения в принимающей клетке.
Микробиота синтезирует нейротрансмиттеры, воздействующие на мозг
Результаты различных испытаний, посвящённых изучению механизмов влияния микроорганизмов на поведение, сходятся в том, что иммунная система, до некоторой степени, задействована в них.
Известно, что используемые методы, включающие применение различных микроорганизмов, провоцируют иммунный ответ.
Тем не менее, передача сигналов в системе «микробиота-кишечник-мозг» не обязательно основывается на иммунных реакциях
Неиммунные сигналы в рамках данной оси сегодня становятся предметом растущего научного интереса.
Способность прокариот и эукариот распознавать вещества, синтезируемые бактериями, с помощью рецепторов к широкому диапазону нейроэндокринных гормонов известна на протяжении нескольких десятилетий.
Немаловажно, что микроорганизмы, населяющие ЖКТ синтезируют нейротрансмиттеры, способные связывать рецепторы организма хозяина (внутри- и внекишечные), причём в количествах, вызывающих нейрофизиологические сдвиги в последнем.
По данным Asano с соавт. микробиота in situ продуцирует дофамин и норадреналин в количествах, достаточных для изменения нейрофизиологических процессов в организме хозяина.
Синтез и узнавание нейротрансмиттеров у млекопитающих, как правило, обеспечивается прокариотами и эукариотами. Благодаря этому факту становится понятен эволюционный механизм влияния на организм хозяина и наоборот: микробная эндокринология.Данное направление находится на стыке микробиологии и нейрофизиологии и берёт своё начало с опытов, демонстрирующих нейроэндокринологический ответ организма хозяина на стресс (проявляющийся, например, синтезом норэпинефрина).
На фоне стресса отмечался значительный рост бактерий in vitro и in vivo.
Бактерии продуцируют нейроэндокринные гормоны и другие вещества, которые взаимодействуют со специфическими кишечными и внекишечными нервными рецепторами, а затем попадают портальный кровоток.
Опубликованы результаты многих исследований, подтверждающих факт влияния нейромедиаторов бактерий кишечника на поведение испытуемых людей и животных.
Чаще всего, в таких испытаниях использовались пробиотики, такие как Lactobacillus или Bifidobacterium
Часть бактерий, относящихся к этим родам — активные продуценты веществ, задействующих специфические хорошо изученные механизмы, регулирующие поведение.
Bravo с коллегами отдельно отмечали снижение уровня тревоги и депрессантной активности у мышей, получавших штамм L. rhamnosus (JB-1).Регистрируя эффекты от приёма пробиотиков, они хотели продемонстрировать изменения в уровне GABAAα2 мРНК в областях, ответственных за то, или иное, поведение.
Несмотря на то, что количественной оценки GABA после приёма штамма L. rhamnosus (JB-1) не проводилось, была установлена способность бактерий изменять поведение через активацию GABA-рецепторов и запуск особого нейрохимического каскада реакций.
Таким образом, благодаря последнему исследованию с использованием GABA-продукцирующих Lactobacillus brevis FPA 3709, факт влияния этих бактерий на поведение можно считать доказанным.В этом испытании по исследованию питания L. brevis использовалась для насыщения молока из чёрных соевых бобов GABA. Продуктом кормили лабораторных крыс, после чего изучали их активность в тесте принудительного плавания (FST).
При проведении FST животное помещают в сосуд с водой, после чего измеряется время бездействия, прежде чем животное поплывёт. Данный тест эффективен в распознавании депрессантного поведения.
Результаты этого испытания показывают существенное снижение времени неподвижности у крыс после употребления GABA-насыщенного соевого молока. Эффективность препарата сопоставима с эффективностью ингибитора обратного захвата серотонина флуоксентина (антидепрессант).
Предпринимаются попытки использования и разработки новых пробиотиков с микроорганизмами-продуцентами нейроэндокринных веществ в составе.
Лобные доли
В 2005 году Далия Зайдел предположила, что существует связь между креативностью и функционированием лобных долей мозга. Если лобные доли являются хабом высших когнитивных функций, в частности рабочей памяти, то их деградация может привести к тому, что извлекать элементы воспоминаний станет значительно сложнее и, как следствие, станет труднее планировать, воображать и творить.
Чтобы проверить такую гипотезу, Карлос Эспинель, изучающий творчество Виллема де Кунинга, одного из известнейших художников-абстракционистов, исследовал влияние болезни Альцгеймера, которой страдал художник, на его творчество.
Источник
Эспинель пишет, что заболевание повлияло на коммуникацию художника с окружающим миром: он с трудом мог выразить мысль, легко терялся на улицах, забывал какие-то факты. Однако де Кунинг вполне был в состоянии выразить свою мысль в абстрактном виде с помощью искусства.
Деменция влияет на когнитивные функции не одинаково. Постепенно ухудшаются вербальные функции, значительно медленнее — процедурная память. Таким образом, способность рисовать и выражать себя в изображении у де Кунинга сохранялась.
Источник
Выше показана последняя работа художника. Эспинель провел ее оценку с точки зрения разных видов памяти. В финальном шедевре художника с трудом можно увидеть следы прогрессирующей болезни. Чтобы создать такую картину, по мнению Эспинеля, нужно тщательно ее спланировать. Для ее создания художнику нужно было удерживать в сознании мельчайшие идеи замысла (кривизну линий, их толщину, цвет…) секунда за секундой, переносить замысел на бумагу. Всё это указывает на то, что рабочая память, зависящая от активности префронтальной коры, была в целости. Анализируя движения художника, автор статьи резюмирует, что и процедурная память тоже была в нормальном состоянии.
Долговременная эпизодическая память, ответственная за восприятие себя, за хронологию личных событий, эмоций и мыслей, также оставалась здоровой. Во многом именно на нее опирался художник. В мастерской были развешаны наброски его предыдущих работ, которые постоянно напоминали о каких-то событиях в жизни, эмоциях. Они словно стимулировали увядающий разум де Кунинга. Именно в эпизодической памяти он черпал нужную информацию и эмоции.
Что же было не так? Что же пострадало? Видимо, семантическая память, ответственная за факты, имена, слова, определения, теории и т. д. Эта память задействует височную и лобную доли.
Но ограничило ли это творчество де Кунинга? Безусловно, да, только мы не можем узнать, насколько сильно
Раз художник смог создать свой последний шедевр, значит, для творчества особую важность имели рабочий, процедурный и эпизодический типы памяти!. Стоит отметить, что эпизодическая и семантическая системы долговременной памяти взаимосвязаны
Напоминание о факте, образе, звуке из нашего прошлого активирует большую ассоциативную сеть, благодаря чему в памяти всплывают целые события. Так, факт (семантическая память) активирует эпизодическое воспоминание. Когда мы вспоминаем какое-то событие, это заставляет нас размышлять, формировать концепции и гипотезы (семантическая память). Получается круговорот памяти внутри нас
Стоит отметить, что эпизодическая и семантическая системы долговременной памяти взаимосвязаны. Напоминание о факте, образе, звуке из нашего прошлого активирует большую ассоциативную сеть, благодаря чему в памяти всплывают целые события. Так, факт (семантическая память) активирует эпизодическое воспоминание. Когда мы вспоминаем какое-то событие, это заставляет нас размышлять, формировать концепции и гипотезы (семантическая память). Получается круговорот памяти внутри нас.
Исследования нейрональных основ эпизодической памяти и воображения показали, что они опираются на сходные нейронные сети. В эксперименте участников просили представлять нереальное событие будущего. Чтобы выполнить задачу, участники должны были удерживать образ такого события, видеть его в мельчайших деталях. И тогда включались такие зоны, как гиппокамп и парагиппокампальная извилина, передняя часть префронтальной коры, задняя поясная извилина. Активность этих же зон можно обнаружить у такой системы, как сеть пассивного режима (Default Mode Network, DMN).
Источник
Взаимодействие структур головного мозга в норме
Рис. 9. Gorman J.M., Docherty J.P. A Hypothesized Role for Dendritic Remodeling in the Etiology of Mood and Anxiety Disorders // The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 2010. 22:3. P. 256–264В норме, когда существует полноценная связь между нейронами этих структур, префронтальная кора обрабатывает информацию, полученную от гиппокампа (память, эмоциональная окраска воспоминаний и событий). Миндалина — это структура, ответственная за чувство страха. В норме чрезмерную активность этой структуры подавляет префронтальная кора.
Рис. 10Известно, что на фоне депрессивных расстройств нарушаются процессы нейропластичности, в частности снижается число контактов между нервными клетками, изменяется скорость передачи импульса, уменьшается количество нейронов. Кроме того, на фоне депрессии отмечают уменьшение объема гиппокампа и префронтальной коры. Подобные изменения способствуют нарушению нормальной функциональной связи между представленными структурами.Депрессивная симптоматика, по-видимому, может быть опосредована этими изменениями: неконтролируемая тревога, которая часто имеет место у больных с депрессией может быть следствием отсутствия торможения миндалины префронтальной корой.
Взаимодействие структур головного мозга при депрессии (теория)
Рис.11. Gorman J.M., Docherty J.P. A Hypothesized Role for Dendritic Remodeling in the Etiology of Mood and Anxiety Disorders. The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences. 2010. 22(3). P. 256–64. Кудряшов Н.В. Экспериментальное изучение психотропной активности производных пиразолопиридина ГИЖ-72 и пирролодиазепина ГМАЛ-24 в условиях непредсказуемого хронического умеренного стресса / Диссертация кандидата Биологических наук. 14.03.06. М., 2016. 198 с.Невозможность адекватно оценить ситуацию и использовать предшествующий положительный опыт — результат нарушения связи между префронтальной корой и гиппокампом. Уменьшение объема гиппокампа может объяснять патологически сниженное настроение.
Задачи тренинга когнитивных навыков
Целью тренинга является:
- Коррекция высших психических функций (мышление, речь, память, восприятие);
- Активирование произвольного и непроизвольного внимания;
- Тренировка и восстановление логического мышления;
- Укрепление и развитие образного мышления;
- Развитие вербальных навыков за счёт увеличение объёма словарного запаса;
- Создание положительной эмоциональной атмосферы для успешной групповой работы;
- Формирование у участников группы социально адаптивного поведения в условиях групповой работы;
- Взаимодействие участников внутри группы, обучение и улучшение коммуникации;
- Способность развития уверенного поведения участников группы за счёт улучшения работы их когнитивных ресурсов;
- Обучение и поощрение навыкам самоорганизованности;
- Формирование мотивационной установки на самостоятельную работу вне клиники.
Данный тренинг помогает людям с различными заболеваниями из-за возникновения определенных проявлений болезней (к примеру, нарушения мышления, памяти и снижение способности к обучению, социальной изоляции, измененному эмоциональному состоянию, нарушение мотивации и др.), имеющими проблемы с когнитивной сферой, получения и проработку упражнений, направленных на развитие той или ной психической функции, позволяющий улучшить познавательные процессы человека, вернуть в общество, скоординировать и дать возможность человеку посмотреть на себя с позиции уверенности в своих когнитивных ресурсах.
Процесс тренинга основывается на:
- определении интересующих проблем участников;
- подчеркивании имеющих умственных возможностей;
- постановке целей и проведении упражнений;
- позитивном подкреплении;
- формировании побуждения к мотивации на дальнейшую самостоятельную работу.
Во время тренинга определяется ряд проблем, далее выполняются упражнения, в процессе которых участники поправляют и направляют друг друга в нужное русло, а тренер отслеживает и поддерживает комфортные условия для адекватной групповой работы.
Конечной целью когнитивного тренинга является понимание участником представления о своих познавательных функциях, о слабых сторонах и их корректировке, коммуникации с другими участниками и взаимодействия с ними, осознании собственной ответственности, формировании мотивации для дальнейших самостоятельных действий и улучшение когнитивных процессов.
Пример тренинга
Для наглядности разберем следующее простое упражнение под названием «Приветствие». Суть данного упражнения состоит в том, чтобы в процессе знакомства участники запомнили ту информацию, который говорит каждый из них. Данное упражнение направленно на развитие памяти, внимания, снятие эмоционального напряжения. Участники по очереди представляются друг другу, называя своё имя и рассказывая о своих предпочтениях в ответ на вопрос ведущего, например, «Какой цвет вам наиболее приятен?», «Вспомните название понравившегося фильма?», «Назовите любимое блюдо?» и т.п. Задача от участника к участнику усложнялась тем, что каждому последующему требовалось вспомнить, как зовут и что сказали предыдущие. В процессе занятия завязывается беседа, и кроме тренировки внимания и памяти, данное упражнение снимает эмоциональное напряжение и создает комфортную для общения и обучения атмосферу среди занимающихся.
Тренинг когнитивных навыков самостоятельно
Для самостоятельного развития когнитивных навыков можно проводить следующее упражнение, которое называется «создай слово». Это упражнение способствует развитию мышления, воображения, а также сосредоточению в процессах внимания. Выберете любое длинное понравившееся слово, выпишите это слово себе в тетрадь или блокнот и попробуйте составить из этого слова другие слова. Разрешается только создание существительных, с возможностью выбора тех букв, которые есть в слове (если в слове имеется только одна буква «А», невозможно использование двух гласных букв). Минимальное количество — 5 слов. Максимальное — зависит только от Вас.
Другим примером когнитивного тренинга, который можно легко делать самостоятельно, — заучивание стихов.
Участие в тренинге когнитивных навыков дает возможность пациентам, используя собственные ресурсы и помощь психолога, вновь вернуться к полноценной жизни, реализуя себя как в профессиональной деятельности, так и в межличностном взаимодействии с другими людьми.
Тренинг когнитивных навыков к Клинике Роса
В нашей клинике тренинги социальных навыков проводятся регулярно. Время проведения тренингов Вы можете узнать на нашем сайте в разделе блог в расписании групповых психотерапевтических занятий или у администраторов на ресепшн.
Микробиота и нейровизуализация
- Влияние оси «микробиота-кишечник-мозг» на функции последнего и поведение достаточно хорошо изучены на стадии преклинических исследований. В настоящий момент подобные взаимосвязи исследуются в человеческой популяции.
- Нарушения звеньев оси имеют место в патогенезе таких заболеваний, как, например:
- функциональные расстройства ЖКТ;
- воспалительные кишечные заболевания;
- ожирение;
- метаболический синдром.
- Имеются данные о вкладе микробиоценоза в заболевания, ассоциированные с поражением головного мозга, нежелудочно-кишечной этиологии, среди них:
- тревожное расстройство;
- рассеянный склероз;
- болезнь Альцгеймера;
- болезнь Паркинсона;
- аутизм.
- На сегодняшний день ясно, что состав и соотношение микроорганизмов у больных и здоровых людей различаются. В некоторых исследованиях прослеживается сильная корреляция между этими показателями и функциональными способностями мозга.
- Один из способов исследовать влияние микроорганизмов кишечника на мозговую активность — комбинированный подход, сочетающий определение параметров кишечной микробиоты с результатами методов нейровизуализации и эмоциональными реакциями испытуемого.
- В ходе недавнего испытания доказано влияние пробиотиков на когнитивные функции здоровых женщин.
- В двойном слепом, рандомизированном, контролируемом исследовании испытуемые получали ферментированное молоко, включающее B. Animalis subsp lactis (B. Lactis), Lactoccouc lactis subsp lactis, L. Delbrueckii subsp bulgaricus, и Streptococcus thermophiles; неферментированный молочный продукт или же не принимали ничего.
- Такая комбинация пробиотиков в более ранних исследованиях никак не повлияла на кишечную флору, но активировала некоторые метаболические пути, обеспечивающие разрушение полисахаридов, а также метаболизм аминокислот.
- Интересно, что употребление экспериментального продукта с пробиотиками в составе в течение 4 недель коррелирует с меньшей выраженностью активации коры в ответ на тестовые задания, задействующие эмоциональный интеллект.
- В группе испытуемых, не получавших лечения, отмечалась обширная активация нейронной сети; в группе пациентов, употреблявших контрольный продукт, изменения не были выявлены. В ходе тестирования лиц, принимавших пробиотики, была зарегистрирована сниженная активация коры.
- Сегодня в области нейровизуализации ведутся исследования, в которых соотносится информация о нейронной активности участков мозга и данные об экологии кишечных бактерий.
- Некоторые из имеющихся подходов также помогут в определении способов влияния микробиома на его функциональную активность и в дальнейшей идентификации медиаторов оси «кишечник-мозг».
Польза
Прохождение тренинга положительно влияет на психологическое и эмоциональное состояние, улучшая качество жизни человека. Благодаря регулярным занятиям в группе могут быть достигнуты следующие результаты:
- Полностью восстанавливаются когнитивные функции (в тяжелых случаях – значительно замедляется темп ухудшений).
- Регулярная тренировка мозга с помощью специально подобранного комплекса упражнений способствует увеличению когнитивного потенциала человека.
- В случае серьезных поражений головного мозга его сохранившиеся здоровые участки могут взять на себя утраченные функции.
- Восстановление и укрепление когнитивных способностей значительно повышает самооценку человека и его уверенность в себе.
- Работа в группе развивает коммуникативные навыки и расширяет социальные связи.
- Сводится к минимуму вероятность повторной депрессии, невроза и других расстройств.
- Улучшается самоконтроль и осознанность собственных действий.
Благодаря когнитивному тренингу можно не только восстановить утраченные функции, но и развить и укрепить внимание, память, скорость мышления. Поэтому данный метод подойдет для развития умственных способностей или саморазвития здоровых людей любого возраста
Как повысить когнитивные способности мозга
Когнитивные навыки можно улучшить не только упражнениями (хотя и они играют важную роль). В первую очередь способности зависят от вашего физического и морального состояния.
- Стресс негативно влияет не только на самочувствие, но и на когнитивные навыки. Чтобы временно улучшить когнитивные способности мозга, как правило, хватает лёгкой передышки в занятии. Если вы на учёбе — выйдите в коридор (разумеется, если есть такая возможность) и пройдитесь в течение одной-двух минут. Дома можно сделать лёгкие физические упражнения, пойти на кухню за чаем, включить музыку. Стоит потренироваться в медитации и дыхательной гимнастике: в будущем это поможет вам успокоиться без резкой смены обстановки.
- Здоровый образ жизни (особенно чередование работы и отдыха, здоровый сон, сбалансированное питание и регулярные занятия спортом) особенно важен при умственной нагрузке. Если у вас настроен комфортный режим дня, вы высыпаетесь и чувствуете себя бодрым, то справиться с учёбой будет куда проще. Хорошая новость: в отличие от здоровья или фигуры, изменения в когнитивных способностях будут заметны в тот же день, когда вы решите наконец-то выспаться и размяться с утра. Плохая новость: стоит два дня не спать ночью, и на парах вы точно не сможете заняться ничем полезным. Так что для улучшения памяти, концентрации и внимания всё-таки придётся следить хотя бы за режимом.
Может помочь и правильная организация рабочего места. Уберите со стола всё, что может отвлечь: телефон, книги, ненужные блокноты. На занятиях не кладите на стол ничего, кроме ручки и тетради. Если вы выполняете задание за компьютером — освободите рабочий стол, не открывайте социальные сети. Также стоит понаблюдать за своей реакцией на музыку и звуковое сопровождение
Кого-то оно будет отвлекать, а кто-то легче концентрируется со звуковым сопровождением на фоне.
Тренируйте отдельные навыки: концентрируйте внимание на маловажных вещах в течение определённого времени, воспроизводите текст сразу после прочтения. Если вам сложно воспринимать информацию на слух — слушайте аудиокниги и после пишите пересказ услышанного
Со временем это станет намного проще делать. Для развития зрительного восприятия можно рисовать картинки по памяти или вспоминать после занятий, в чём были одеты ваши сокурсники.
А для тренировки логического мышления и скорости обработки информации подходит сразу множество занятий: кроссворды, игра в шахматы, сбор пазлов, решение головоломок и настольные игры. Настолки бывают совершенно разных типов: направленные на ассоциативное мышление, память, креативные решения, скорость реакции и внимательность. Поэтому они станут, пожалуй, самым продуктивным для развития способностей и при этом приятным времяпрепровождением
Попробуйте разные варианты, и обратите внимание на те игры и занятия, которые даются вам тяжело. Это значит, что именно над этими навыками и стоит поработать