Маленький мозг в кишечнике
Представьте, что вы отправились в ресторан. Официант приносит хорошо прожаренный стейк, и вы с удовольствием принимаетесь за еду. Вот краткое описание того, что происходит с той минуты, когда вы положили первый кусок стейка в рот, хотя, возможно, это не та тема, которую хочется обсуждать за столом.
Еще до того как вы прожуете и проглотите первый кусок, ваш желудок наполнится соляной кислотой, которая может быть такой же концентрации, как в батарейке. И когда в желудок попадает частично прожеванный кусок стейка, кислота начнет измельчать его до крохотных частиц.
В то же время желчный пузырь и поджелудочная железа готовят тонкую кишку к началу работы, вводя в нее желчь и другие пищеварительные ферменты, помогающие переваривать жиры и сложные углеводы. Когда из желудка мелкие частицы стейка попадают в тонкую кишку, ферменты и желчь перерабатывают их в питательные вещества, часть которых тонкая кишка может поглотить, а затем передать в остальные части пищеварительного тракта.
По мере переваривания пищи мышцы стенок кишечника ритмично сокращаются (этот процесс называется перистальтикой), благодаря чему пища перемещается вниз по желудочно-кишечному тракту. Сила, продолжительность и направление перистальтики зависят от типа съеденной пищи: чтобы усвоить жир и сложные углеводы, требуется больше времени, на переработку сладкого напитка — меньше.
При этом некоторые участки стенок кишечника сокращаются, направляя перевариваемую пищу к слизистой оболочке тонкой кишки, в которой происходит всасывание питательных веществ. В толстой кишке мощные перистальтические волны перемещают пищевую кашицу (химус) вперед и назад, извлекая и поглощая из нее до 90 % воды. Наконец еще одна мощная волна сжатия перемещает содержимое к прямой кишке, как правило, вызывая желание совершить акт дефекации.
Между приемами пищи проходят различные волны сокращения (так называемый мигрирующий моторный комплекс), когда пищеварительный тракт выполняет свои моторные функции. В этот период он наводит порядок, как домохозяйка, удаляя все, что желудок не смог растворить или разделить на достаточно мелкие фрагменты: например, не растворившиеся до конца лекарственные препараты и кусочки арахиса. Каждые 90 минут эта сократительная волна медленно перемещается от пищевода до прямой кишки, создавая давление, достаточное, чтобы расколоть орех и переместить нежелательные микроорганизмы из тонкой кишки в толстую. В отличие от перистальтического рефлекса, волна «домашней уборки» возникает только тогда, когда в желудочно-кишечном тракте уже не осталось пищи, которую надо переварить (например, во время сна). Выключается «режим уборки ЖКТ» в тот момент, когда за завтраком вы отправляете в рот первый кусок еды.
Кишечник может сам координировать эти и многие другие процессы без какой-либо помощи со стороны головного или спинного мозга, но как это делать, решают не мышцы стенки кишечника. Пищеварением в значительной степени управляет энтеральная (внутрикишечная) нервная система (ЭНС) — удивительная сеть из 50 млн нервных клеток, выстилающая весь желудочно-кишечный тракт — от пищевода до прямой кишки. Этот «второй» мозг меньше «первого», то есть головного, вес которого колеблется от 1000 до 2000 г, но со всем, что имеет отношение к пищеварению, он справляется блестяще.
Майкл Гершон, выдающийся анатом и биолог из Медицинского центра при Колумбийском университете, один из первых исследователей роли серотонина в ЖКТ и автор популярной книги «Второй мозг» (The Second Brain), любит показывать студентам видео, демонстрирующее способность энтеральной нервной системы работать автономно. Главную роль в этом клипе «играет» помещенный в емкость с жидкостью фрагмент кишечника морской свинки. Несмотря на то что это всего лишь часть кишечника, видно, как она перегоняет пластиковую гранулу из одного ее конца в другой, и все это без всякой связи с головным мозгом. По всей вероятности, кишечник человека может работать так же независимо.
Примечательно, что все эти сложные пищеварительные функции координируются постоянно действующими генетически запрограммированными нервными цепями, то есть анатомическими связями между миллионами нервных клеток энтеральной нервной системы. И пока все идет хорошо, помощь головного мозга или остальной части центральной нервной системы пищеварительному тракту, в общем, не нужна.
Однако каждую из этих функций, выполняемых, казалось бы, автоматически, может изменить часть головного мозга, которая отвечает за эмоции. Если разговор за обедом пойдет не так, как вы ожидали, и вы вступите в спор с вашим другом, замечательный механизм в желудке, занимающийся переработкой пищи, быстро отключится. Вместо переваривания начнутся спастические сокращения, которые больше не позволят желудку опорожняться правильным образом. Половина съеденного стейка останется в нем без дальнейшего переваривания. Уже после того как вы уйдете из ресторана, в желудке будут продолжаться спазмы, и вы долго не сможете заснуть. Поскольку в желудке все еще остается пища, ЖКТ не переключится на ночные мигрирующие сокращения, и обычного очищения пищеварительного тракта в течение ночи не произойдет. У таких пациентов, как Билл, у которых ось головной мозг — ЖКТ является гиперактивной, триггеры, связанные со стрессом или эмоциями, которые не причинят большого вреда здоровому человеку, будут сильно тормозить перистальтику желудка и даже изменят ее направление, породив спастические сокращения в толстой кишке. Выглядит это так, будто установки системы оповещения в головном мозге сброшены, что приводит к частым ложным срабатываниям и подаче ложных сигналов тревоги с разрушительными последствиями для вашего покоя.
Огнестрельные ранения и реакции пищеварительного тракта
Люди так или иначе всегда ощущали и переживали эмоции с помощью пищеварительной системы, и это вызывало интерес у многих пытливых исследователей. Когда в 1822 г. военному врачу Уильяму Бомонту представился случай узнать больше о взаимодействии ЖКТ с мозгом, он не замедлил им воспользоваться.
В начале лета, когда Бомонт находился в форте на острове Макино в верхней части озера Гурон, произошел несчастный случай. Некто Алексис Сент-Мартин, зарабатывавший на жизнь пушным промыслом, был случайно ранен выстрелом из ружья с расстояния меньше метра. Когда доктор Бомонт осмотрел его через полчаса после происшествия, в верхней левой части живота Сент-Мартина зияла дыра, в которую можно было бы засунуть руку. Заглянув в рану, Бомонт увидел желудок, в котором было отверстие, достаточное, чтобы просунуть в него указательный палец.
Хирургическое мастерство Бомонта спасло раненому жизнь, но зашить рану в желудке не удалось, и в нем образовалась фистула — постоянное отверстие в животе, открывающееся на поверхность тела. Сент-Мартин выздоровел, но больше не мог заниматься пушным промыслом. Бомонт предложил пациенту пожить в его семье, выполняя разные работы по дому, — так появилась необычная команда в составе исследователя и объекта его исследований.
В скором времени Бомонт стал первым человеком в истории, который мог наблюдать процесс пищеварения у человека в режиме реального времени. Он проводил эксперименты: привязывал кусочки вареной говядины, сырой капусты, черствого хлеба и других продуктов к шелковой нитке, опускал их в желудок Сент-Мартина, а потом через разные промежутки времени вынимал и наблюдал, как желудочный сок переваривает разные виды пищи. Эти эксперименты доставляли Сент-Мартину немало неудобств, очень его беспокоили и раздражали. Наблюдая процессы, происходившие в желудке Сент-Мартина, Бомонт пришел к выводу, что гнев замедляет пищеварение. Таким образом, Бомонт стал первым ученым в истории, кто сообщил, что эмоции могут напрямую влиять на работу желудка.
