Любопытное исследование о том, как глаза активируют нервную систему, и которое может быть интересно тем, кто слишком много думает о правом-левом полушарии.
У нас есть нервная система, и одна из ее частей – автономная нервная система (АНС), которая, по определению, не особо зависит от нашего сознания. АНС играет огромную роль в гомеостазе, адаптации к меняющимся условиям жизни.
АНС делится на два отдела: симпатический и парасимпатический. Грубо говоря, симпатический отдел переводит организм в режим активности – например, в условиях стресса, она включается в полный режим, а парасимпатическая переводит организм в режим отдыха и расслабления.
Так, эти два отдела по-разному влияют на размер зрачка: в случае опасности – расширяют («у страха глаза велики»), в случае покоя – сужают. Диаграмма ниже (по клику открывается в полный размер) показывает, что происходит с организмом при работе в этих системах. Вы сможете лучше понять, как ведет себя ваше тело в условиях отдыха или стресса, только по этой диаграмме.
Левое полушарие нашего мозга отчасти регулирует парасимпатическую активность, а правое, соответственно – симпатическую активность автономной нервной системы. Гипотеза, которую проверяла большая группа американских ученых в недавнем исследовании (Burtis et al.
, 2014), заключалась в том, что если мы активируем левое полушарие, то мы активируем и парасимпатическую активность, и, аналогично, — с активацией правого полушария.
Способов управления АНС не так и много – не забываем, что она автономная и наше вмешательство может приводить к серьезным последствиям. Есть парочка техник дыхания для активации разных отделов АНС, но в данном случае все еще проще. Для активации не надо делать ничего опасного или сложного – достаточно просто открыть или закрыть глаз. Вы знаете, что глаза у нас перекрестным образом связаны с полушариями. То есть правый глаз первоначально активирует большей частью некоторые регионы в левом полушарии, а левый – в правом.
Исследователи сделали несколько пар очков, в которых одна из сторон надежно закрывала один глаз от света. Это позволяло измерить расширение зрачка во время вдоха и сужение во время выдоха (respiratory hippus variability , RHV) в ходе монокулярного зрения (когда один глаз закрыт). Измерения производились ай-трекером, а метод измерения называется инфракрасная пупиллография.
Как видите на графике — разница есть, причем скобочками со звездочкой обозначены статистически значимые различия. Заметьте, что когда оба глаза открыты, зрачок уже, чем при любом одном открытом глазе, то есть больше активации парасимпатического отдела АНС. Когда открыт левый глаз – то больше активации симпатического отдела.
В общем, ожидалось, что закрытие левого глаза приведет к самой большой активации парасимпатического отдела – то есть тело начнет входить в режим покоя. Но этого не произошло, и, возможно, по причине новизны такого опыта для участников, как думают авторы. Таких исследований очень мало, поэтому вопросов больше, чем ответов.
Ведь если бы это было так, то это предлагало бы простой способ, например, снизить частоту сердечного ритма – закрываешь глаза, открываешь правый глаз и успокаиваешься. Возможно, что так и есть – и это чрезвычайно легко проверить, измеряя пульс в трех одинаковых условиях: при открытых глазах, и при каждом закрытом глазе. Вот, интересно, какая происходит активация при закрытых глазах?
Но тот факт, что открытый левый глаз неплохо активирует симпатический отдел – тоже интересная и полезная в хозяйстве вещь. Теоретически, закрыв правый глаз, мы можем подготовиться к возникающей опасной ситуации, для лучшего выбора в дилемме «драться или убегать» (flight or fight response ) и, возможно, преодолеть реакцию ступора. Или, например, за счет активации симпатической нервной системы (посмотрите на диаграмму) снизить кровопотери за счет сужения капилляров. Каким-то образом это должно играть роль и в сексе. А как, интересно, это относится к тому, о чем я писал в статье ?
Вот, из-за отсутствия руководства по собственным возможностям, нам приходится узнавать какие-то вещи посредством маленьких лайфхаков.
Burtis, D. B., Heilman, K. M., Mo, J., Wang, C., Lewis, G. F., Davilla, M. I., . . . Williamson, J. B. (2014). The effects of constrained left versus right monocular viewing on the autonomic nervous system. Biological Psychology , 100(0), 79-85. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.biopsycho.2014.05.006.
Mader, S. (2004). Understanding Human Anatomy and Physiology . New York: McGraw-Hill.
В процессе филогенеза выделилась эффективная система контроля, управляющая функциями отдельных органов в усложняющихся условиях жизни и позволяющая быстро адаптироваться к изменениям окружающей среды. Эта управляющая система состоит из центральной нервной системы (ЦНС) (головной мозг+спинной мозг) и двух отдельных механизмов двусторонней связи с периферическими органами, которые называются соматическая и вегетативная нервная система.
Соматическая нервная система включает в себя экстра- и интрацептивную афферентную иннервацию, специальные чувствительные структуры и моторную эфферентную иннервацию, нейроны, которые необходимы для получения информации о положении в пространстве и координации точных движений тела (восприятие чувства: угроза => ответ: бегство или нападение). Вегетативная нервная система (ВНС) вместе с эндокринной системой контролирует внутреннюю среду организма. Она подстраивает внутренние функции организма к изменяющимся потребностям.
Нервная система позволяет организму очень быстро адаптироваться , тогда как эндокринная система осуществляет длительную регуляцию функций организма. (ВНС ) функционирует в основном безучастия сознания: она действует автономно. Ее центральные структуры находятся в гипоталамусе, стволе мозга и спинном мозге. ВНС также участвует в регуляции эндокринных функций.
Вегетативная нервная система (ВНС ) имеет симпатический и парасимпатический отделы. Оба состоят из центробежных (эфферентных) и центростремительных (афферентных) нервов. Во многих органах, иннервированных обеими ветвями, активация симпатической и парасимпатической систем вызывает противоположные реакции.
При ряде заболеваний (нарушениях функций органов) лекарственные средства используются с целью нормализовать функцию этих органов. Для понимания биологических эффектов веществ, ингибирующих или возбуждающих симпатические либо парасимпатические нервы, сначала необходимо рассмотреть функции, которые контролируются симпатическим и парасимпатическим отделами.
Выражаясь простым языком , активацию симпатического отдела можно считать средством, с помощью которого организм достигает состояния максимальной работоспособности, необходимой в ситуациях с нападением или бегством.
В обоих случаях требуется огромная работа скелетной мускулатуры . Чтобы гарантировать адекватное поступление кислорода и питательных веществ, увеличивается кровоток в скелетной мускулатуре, ЧСС и сократимость миокарда, что приводит к повышению объема крови, поступающего в общий кровоток. Сужение кровеносных сосудов внутренних органов направляет кровь в мышечные сосуды.
Поскольку переваривание пищи в ЖКТ можно приостановить и, по сути, оно мешает адаптации к стрессу, движение пищевого комка в кишке замедляется до такой степени, что перистальтика становится минимальной и сужаются сфинктеры. Более того, для увеличения снабжения питательными веществами сердца и мышц в кровь должны высвобождаться глюкоза из печени и свободные жирные кислоты из жировой ткани. Бронхи расширяются, увеличивая дыхательный объем и захват кислорода альвеолами.
Потовые железы тоже иннервируются симпатическими волокнами (влажные ладони при волнении); однако окончания симпатических волокон в потовых железах являются холинергическими, т. к. в них вырабатывается исключительно нейромедиатор ацетилхолин (АХ).
Образ жизни современного человека отличается от образа жизни наших предков (человекообразных обезьян), но биологические функции остались прежними: вызванное стрессом состояние максимальной работоспособности, но без мышечной работы с потреблением энергии. Различные биологические функции симпатической нервной системы реализуются за счет разных рецепторов в плазматической мембране внутри клеток-мишеней. Эти рецепторы подробно описываются далее. Для облегчения понимания последующего материала подтипы рецепторов, участвующих в симпатических реакциях, перечислены на рисунке ниже (α1, α2, β1, β2, β3).
Продолжаю цикл про молекулярный комплекс mTORC, который является своеобразной педалью газа для нашего обмена веществ. Расскажу о том, почему веганы правы в том, что мясоеды раздражительные, а мясоеды правы в том, что ослабевают без мяса. А также расскажу, почему мясо – это еда охотника и гипертоника и что делать, если ты стал раздражительным и быстро выгорающим, а также как повлиять на артериальное давление с помощью еды.
| mTOR и симпатическая система: правда вегана и мясоеда. |
Продолжение цикла mTOR.
.
Введение.
Гипоталамический mTORC играет ключевую роль, увеличивая симпатические сигналы центральным механизмом. В норме увеличение активации mTORC должно снижать аппетит и приводить к снижению веса, но из-за его постоянной активности это не всегда работает.
Но постоянная активация mTORC приводит в среднесрочной и долгосрочной перспективе лишь к разивитию mTORC- болезней (болезней цивилизации). Изменение рациона приводит к изменению активности mTORC. Поэтому при уменьшении числа mTORC-стимуляторов в виде аминокислот и сахара у человека снижается артериальное давление, раздражительность, он чувствует себя более умиротворенным, осознанным и спокойным. Поэтому люди на растительной диете явно более спокойны, а вот сидящие на диете из молока, мяса и муки – излишне активны, с повышенным давлением, раздражительны и подвержены автоматизмам.
Отказ от еды, которая стимулирует mTORC (сахар, мясо, перекусы например), может вызвать слабость, сонливость, но одновременно повышает осознанность (из-за стимуляции парасимпатики), поэтому начинающие веганы наслаждаются измененным мировосприятием.
Базовая рекомендация, которую я даю – это сочетать дни быстрой и медленной еды, не вдаваясь в крайности. Важно удерживать режим питания, делать дни с пищевым воздержанием и «медленные» дни. Стимуляция mTORC едой тоже важна для обновления клеток и их регенерации. Поэтому постоянное медленное mTORC-дефицитное питание может приводить к дистрофическим явлениям. Больше «быстрой» еды могут позволить себе безопасно те, кто «растут» - дети и бодибилдеры, но для людей старше 40 важно ограничить «быструю» еду. Пример варьирования макронутриентов: веществ
Еще раз напомню, что мы ведем речь не только о мясе . mTOR из нутриентов стимулируется разными факторами. Самая быстрая еда - это содержащая много сахара и аминокислоты лейцина (не только молоко, но и соевые продукты).
общая калорийность,
частота приемов пищи,
сахар
аминокислоты (БЦАА и метионин).
избыток омега-6 жирных кислот, фосфорной кислоты.
История вопроса.
Еще в 1986 году было выявлено, что потребление пищи стимулирует активность СНС (симпатической нервной системы). В экспериментах на мышах было установлено, что потребление пищи повышает, а голодание снижает активность СНС. Подобные изменения в симпатической активности под влиянием пищи обнаружены и у людей. В первую очередь, это выявляется при увеличении потребления углеводов и жиров. Как оказалось, инсулин играет важную роль во взаимосвязи потребления пищи и симпатически обусловленным расходом энергии.
После приема пищи секреция инсулина увеличивается. При этом инсулин стимулирует потребление и обмен глюкозы в вентромедиальном ядре гипоталамуса, где расположен центр насыщения. Увеличение потребления глюкозы в этих нейронах ведет к уменьшению их угнетающего воздействия на ствол головного мозга. В результате расположенные там центры симпатической регуляции растормаживаются, и центральная активность симпатической нервной системы нарастает.
Повышение симпатической активности после приема пищи усиливает термогенез и повышает потребление энергетических запасов организма. Механизм пищевой регуляции активности СНС позволяет экономить расход калорий в период голодания и способствует сжиганию избыточных калорий при переедании. Ее эффект направлен на стабилизацию энергетического баланса организма и сохранение устойчивого веса тела. Ключевая роль инсулина в реализации действия этого механизма вполне очевидна. Своеобразным «побочным продуктом» возникающей в результате пищевой регуляции энергетического гомеостаза активации СНС служит негативное воздействие гиперсимпатикотонии на сосудистую стенку, сердце и почки, что приводит к повышению артериального давления.
Декомпенсация защитного эффекта.
При постоянной перегрузке калориями и с возрастом, симпатическая система хуже начинает справляться с перегрузкой. Развитие инсулинорезистентности направлено на стабилизацию массы тела, с одной стороны, ограничивая отложение жира, и, с другой стороны, увеличивая активность симпатической нервной системы, что ведет к увеличению термогенеза.
Иными словами, инсулинорезистентность есть механизм, направленный на ограничение дальнейшего нарастания массы тела. Филогенетически повышение активности симпатической системы при переедании направлено на улучшение усвоения белка и ограничение прибавки массы тела при диете с большим содержанием углеводов и низким содержанием белка.
Люди существенно различаются по способности к пищевому термогенезу, что может, отчасти, объяснять предрасположенность к ожирению. При этом, как и для любого компенсаторного механизма, есть обратная сторона медали. В данном случае - это активация симпатической нервной системы, которая, благодаря своим негативным эффектам на сосудистую стенку, сердце и почки, ведет к повышению АД, особенно у лиц с генетической предрасположенностью, а также к беспокойству, тревоги, раздражительности. Продолжительная гиперактивация симпатической системы (режим хронического стресса) приводит к выгоранию (или заеданию проблемы).
Гиперсимпатикотония как изменение личности.
Если говорить просто, то у человека есть две вегетативные системы: симпатическая (адреналин, стресс, сражайся или убегай) и парасимпатическая (ешь, спи, расслабляйся, блуждающий нерв или вагус). В норме человек должен легко переключаться между состояниями и это важно для здоровья. Но в случае с гиперактивацией mTOR нарастает активность симпатической системы (стресс), а парасимпатической (расслабление) – подавляется. Постоянно повышенная активность симпатической нервной системы называется симпатикотония. Обращаю внимание, что это не имеет отношения к ожирению! Излишняя худоба, например, тоже является проявлением симпатикотонии, равно как и артериальная гипертенизия у человека с ожирением.
Для людей с симпатикотонией характерны повышенная двигательная активность, работоспособность, инициативность. При этом обычны лабильность и выраженность эмоциональных реакций, тревoжность, относительная непродолжительность ночного сна. В психопатологии симптомами симпатикотонии чаще всего сопровождается или проявляется тоскливая, меланхолическая и, возможно, скрытая депрессия, склонность к гипергликемии и гликозурии. Более или менее выраженная симпатикотония часто сопровождает лихорадочное состояние, маниакальное состояние, базедову болезнь и др.
Больной симпатикотонией, собственно, не больной. Он — некая личность — наружно здоровый, деятельный, но представляет некоторые особенности, касающиеся функциональности внутренних органов, главных жизненных аппаратов и систем, и темперамента. Он не страдает (только, может быть, случайно) от этих особенностей. Время от времени, однако, они могут обостряться и становиться неприятными, раздражающими, могут породить пароксизмальные страдания, более или менее стесняющие, неудобные, заставляя больного страдать, главным образом, пугая его. Темпераментный, беспокойный, тревожный, деятельный, большой работоспособности, инициативный, часто — благодаря чрезмерности — становится эмотивным, раздражительным, нервным, возбудимым, беспорядочно жестикулирующим, интенсивно реагирующим, даже злым.
Симпатикотоник работает успешно к вечеру. Менее способен к сосредоточенности и запоминанию. В общем, реагирует живо, чрезмерно, на обычные стимулы; чувствителен к кофе, к солнцу, теплу, шуму, свету, живо на них реагирует. У него неспокойный сон, часто страдает бессонницей, он — гиперестезии и часто жалуется на беспричинные болевые ощущения. Часто представляет дрожание конечностей, мышечную дрожь, пальпитации, парестезии, зябкость, ангиноидные предсердечные боли.
Характерным для симпатикотонии является синдром гипервентиляции (тяжело дышать, вдохнуть или выдохнуть). Симпатикотония характеризуется сухостью кожи, холодными конечностями, блеском глаз, тенденцией к экзофтальму, тахикардией, тахипноэ, повышением АД. Имеется и определенный личностный коррелят — инициативность, выносливость и вместе с тем тревожность, беспокойный сон. Поскольку повышение тонуса одного из отделов вегетативной нервной системы компенсаторно вызывает повышение тонуса другого его отдела. У таких людей снижены гомеостатические возможности, в связи с чем они отличаются неадекватностью, недостаточностью или избыточностью вегетативного реагирования в ответ на различные стимулы (психоэмоциональные или физические) и, как правило, неадекватностью вегетативного обеспечения для поддержания той или иной физической или психической деятельности. Поэтому такие люди плохо переносят жару, холод, физические и психоэмоциональные нагрузки и т.д., что, естественно, существенно ухудшает качество их жизни.
Симпатический тонус и артериальная гипертензия.
Итак, артериальная гипертензия, ассоциированная с ожирением, представляет собой нежелательное следствие активации механизмов восстановления нормального энергетического гомеостаза при ожирении. Последняя гипотеза была основана на ряде полученных авторами научных фактов. Во-первых, оказалось, что голодание у экспериментальных животных сопровождается понижением активности симпатической нервной системы. Помимо этого, ограничение калоража в питании ведет к снижению АД, и, напротив, избыточное питание сопровождается ростом АД до 10%. Высокожировая диета приводит не только к развитию ожирения у собак, но и к гиперинсулинемии и артериальной гипертензии, т.е. модели метаболического синдрома.
Переедание у человека также сопровождается увеличением симпатической импульсации документированным спилловером норадреналина. Важно, что характер изменения активности вегетативной нервной системы у человека аналогичен таковому описанному у экспериментальных животных и включает повышение симпатической импульсации к почкам и скелетной мускулатуре. Можно считать доказанным, что гиперактивность СНС является неизменным спутником ожирения.
Доказано, что повышенная активность СНС позволяет предсказать развитие АГ при ожирении. Как известно, «ночное царство вагуса», то есть преобладание парасимпатической активности ночью, отвечает за снижение как нормального, так и повышенного АД в ночные часы. При абдоминальном ожирении и гиперинсулинемии эта закономерность утрачивается и сменяется хронической гиперактивацией СНС и подавлением парасимпатической регуляции в ночные часы.
Недостаточная степень ночного снижения АД является мощным независимым фактором риска смерти от ССЗ и ассоциируется с повышенной вовлеченностью в патологический процесс органов-мишеней. Независимо от уровня АД ночью отсутствие адекватного снижения АД в ночное время служит неблагоприятным прогностическим признаком и ассоциируется с гипертрофией левого желудочка, ранним поражением экстракраниальной части сонных артерий по сравнению с пациентами со стойким суточным ритмом или нормальным снижением АД ночью.
Инсулин, инсулинорезистентность и гипергликемия.
Инсулин является мощнейшим стимулятром mTOR. Поэтому нарушение углеводного обмена всегда приводит к гиперактивности симпатической системы. Классическая гипотеза участия гиперинсулинемии в патогенезе артериальной гипертензии при метаболическом синдроме основана на представлении об активации симпатической нервной системы. Гипертензия и гиперинсулинемия тесно соседствуют друг с другом. Возможно наличие гиперинсулинемии и инсулинорезистентности у пациентов с АГ даже при нормальной массе тела.
Инсулину приписывается вазоконстрикторный эффект за счет симуляции СН, в первую очередь в скелетной мускулатуре. Считается, что центральным звеном регуляции данных процессов являются нейроны вентромедулярного гипоталамуса. Сегодня факт увеличения симпатической активности в ответ на введение инсулина показан и на человеке с использованием техники эугликемического клэмпа.
Считается, что симпатическая нервная система в свою очередь является существенным звеном патогенеза инсулинорезистентности. Катехоламины стимулируют гликогенолиз и гликонеогенез в печени и ингибируют высвобождение инсулина из В-клеток поджелудочной железы, одновременно нарушая периферическую утилизацию глюкозы скелетными мышцами. В жировых клетках стимуляция В-рецепторов приводит к даун-регуляции инсулиновых рецепторов и снижению транспорта глюкозы внутрь клетки. Инсулинорезистентность ведет к разрушению триглицеридов и выходу свободных жирных кислот. Как следствие этого, в печени укоряется синтез триглицеридов и их конвертация в ЛПОНП.
СЖК (подробнее по ссылке: ) еще более угнетают высвобождение инсулина из В-клеток и усугубляют нарушения толерантности к глюкозе. Рефлекторное повышение симпатической активности у здоровых лиц может приводить к острой инсулинорезистентности в мускулатуре предплечья. Помимо эффектов на уровне печени, В-клеток поджелудочной железы симпатической активации отводится роль в ухудшении периферического кровотока и ухудшении доставки энергетических субстратов в ткани. Но существует и обратный процесс, а именно стимуляция симпатической активности в результате гиперинсулинемии. Инсулинорезистентность при ожирении также относительно гетерогенна (селективна). Важно, что больные с ожирением инсулинорезистентны в отношении потребления глюкозы в скелетной мускулатуре, но не имеют инсулинорезистентности в аспекте действия инсулина в ЦНС и активации СНС.
Увеличение жировой массы приводит к усилению процессов липолиза и повышению концентрации свободных жирных кислот (СЖК). Повышение уровня СЖК может в свою очередь способствовать активации СНС. Введение СЖК лицам с нормальным АД приводит к увеличению вазоконстрикторного ответа на норадреналин, что связывают с активаций альфа-рецепторов. Кроме этого, СЖК могут оказывать как прямое стимулирующее влияние на симпатические центры мозга, так и опосредованные через афферентные импульсы, поступающие из печени. Введение олеата в систему портальной вены ведет к острому и хроническому повышению АД. В связи с этими данными повышенное высвобождение СЖК за счет липолиза висцерального жира при абдоминальном ожирении может объяснять связь между висцеральным ожирением и повышением активности СНС.
Эффекты активации парасимпатической системы . Парасимпатические нервы регулируют процессы, связанные с усвоением энергии (прием, переваривание и всасывание пищи) и ее хранением. Эти процессы происходят, когда организм находится в состоянии покоя и допускает уменьшение дыхательного объема (повышенный тонус бронхов) и снижение интенсивности сердечной деятельности.
Секреция слюны и кишечного сока способствует перевариванию пищи: усиление перистальтики и снижение тонуса сфинктеров ускоряют транспорт кишечного содержимого. Опорожнение мочевого пузыря (мочеиспускание) происходит за счет напряжения его стенки вследствие активации детрузора с одновременным снижением тонуса сфинктеров.
Активация парасимпатических волокон , иннервирующих глазное яблоко, вызывает сужение зрачка и увеличивает кривизну хрусталика, что позволяет рассматривать предметы на близком расстоянии (аккомодация).
Анатомия парасимпатической системы
. Тела преганглионарных парасимпатических нейронов расположены в стволе головного мозга и в крестцовом отделе . Парасимпатические волокна, отходящие от ядер ствола головного мозга, идут в составе:
1) III черепного (глазодвигательного) нерва и через ресничный узел направляются к глазу;
2) VII (лицевого) черепного нерва через крылонёбный и подверхнечелюстной узлы соответственно к слезной и слюнным (подъязычной и поднижнечелюстной) железам;
3) IX (языкоглоточного) черепного нерва через ушной узел к околоушной слюнной железе;
4) X (блуждающего) черепного нерва к интрамуральным ганглиям органов грудной и брюшной полостей. Около 75% всех парасимпатических волокон проходят в составе блуждающего нерва. Нейроны крестцового отдела спинного мозга иннервируют дистальный отдел ободочной кишки, прямую кишку, мочевой пузырь, дистальный отдел мочеточников и наружные половые органы.
Ацетилхолин как нейромедиатор . АХ выделяется в окончаниях всех постганглионарных волокон, служит медиаторомв ганглионарных синапсах как симпатического, так и парасимпатического отдела ВНС, а также двигательных концевых пластинок поперечно-полосатых мышы. Следует отметить, что эти синапсы содержат рецепторы различных типов. Присутствие разных типов холинорецепторов в различных холинергических синапсах делает возможным избирательное фармакологическое воздействие.
Мускариновые холинорецепторы делятся на пять подтипов (М 1 -М 5), однако избирательно воздействовать на них фармакологическими средствами пока не удается.
