У сердца есть свой собственный мозг, и он удивительно сложен

Задолго до нашего рождения ткани сердца начинают сокращаться в ритме, который прекращается только с нашей смертью.

Эта функция настолько механична, что мы можем простить себе невнимание к её сложности. Однако каждое сокращение так же продумано, как нота музыканта, исполненная с силой или нежностью под управлением сети нервов, скрытых прямо под внешними слоями сердца.

Эта сеть, известная как внутрисердечная нервная система, ранее считалась всего лишь перевалочным пунктом для информации, передаваемой головным и спинным мозгом.

Учёные из Каролинского института в Швеции и Колумбийского университета в США обнаружили поразительный уровень сложности нейронов, окружающих сердце рыбки данио-рерио, что ставит под сомнение существующие теории о том, как поддерживается пульс у животных, включая нас самих.

«Этот «маленький мозг» играет ключевую роль в поддержании и контроле сердцебиения, подобно тому, как головной мозг регулирует ритмические функции, такие как движение и дыхание», — говорит нейробиолог Константинос Ампатзис из Каролинского института, руководитель исследования.

На протяжении большей части истории считалось, что деятельность сердца самоуправляема, что оно бьётся в собственном ритме, движимое некой внутренней силой, которую многие культуры считали самой сутью жизни.

Независимость сердца получила новую интерпретацию в 18 веке благодаря немецкому анатому Альбрехту фон Галлеру, который в своем труде по физиологии утверждал, что сердце обладает «внутренней раздражимостью», запускаемой поступающей в него кровью.

В 19 веке в сердцах лягушек, а затем и людей, были обнаружены нервные узлы, называемые ганглиями, которые быстро были признаны «кардиостимуляторами» сердца, контролирующими частоту мышечных сокращений.

Это стало началом многовековых исследований неустанной способности сердца поддерживать ритм, в ходе которых ученые спорили о степени влияния центральной нервной системы на пульс.

Сегодня считается, что мозг контролирует работу сердца через две свои ветви — симпатическую («бей или беги») и парасимпатическую («отдыхай и переваривай»).

Он управляет этим через множество нервных путей, которые связывают сокращающиеся мышечные волокна сердца с периферическими ганглиями, которые, в свою очередь, связаны с пучками нейронов в центральной нервной системе, регулируя ритм сердца в ответ на химические и барометрические раздражители.

Учитывая пристальное внимание учёных на протяжении многих поколений, удивительно не только то, что споры о влиянии мозга продолжаются, но и то, что о структуре сердца еще так много неизвестно.

Ампатзис и его команда использовали комбинацию иммунологической маркировки, РНК профилирования отдельных клеток и анализа электрических свойств нейронов, пронизывающих сердечную ткань, чтобы создать подробную карту внутрисердечной нервной системы сердца рыбки данио-рерио.

Исследователи обнаружили большое разнообразие типов клеток, включая подмножество нервов, напоминающих центральные нейроны-генераторы паттернов в центральной нервной системе, – те самые пути, которые управляют всем, от жевания пищи и ходьбы до эякуляции.

Несмотря на сотни миллионов лет эволюции, люди и рыбки данио-рерио имеют удивительно схожую сердечно-сосудистую физиологию, что позволяет предположить, что большинство позвоночных имеют схожие нервные пути.

Учитывая существующие знания, представляется вероятным, что сердца позвоночных имеют более сложный «мозг», чем кто-либо мог себе представить, состоящий из кардиостимулятора, запускающего сердце, и регулирующего «менеджера среднего звена», который получает сигналы от центральной нервной системы, прежде чем решить, как должно реагировать сердце.

«Мы были удивлены, увидев, насколько сложна нервная система внутри сердца», — говорит Ампатзис. «Лучшее понимание этой системы может привести к новым открытиям в области сердечных заболеваний и помочь в разработке новых методов лечения таких заболеваний, как аритмия».

Выводы исследования не только проводят чёткую границу между сердцем и мозгом, но и ставят новые вопросы о том, как эти сигналы меняются в зависимости от болезни, диеты и активности. Будущие исследования потенциально могут выявить новые мишени для лечения, которые позволят нашему сердцу биться еще долгие годы.

Это исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.