Это уже шестая лекция. Добрались до середины незаметно. Начиная с этой лекции, речь пойдет в первую очередь о головном мозге. Две предыдущих лекций были посвящены во многом медиаторам, которые играют на периферии. Это тоже важная сфера. Часть их эффектов идет через психотропные пути и через ЦНС. Сегодня мы добираемся до двух медиаторов, которые уже совсем медиаторы ЦНС. Дальнейшие темы – «Серотонин», «Дофамин» — тоже в основном будут посвящены разговорам о медиаторах головного и спинного мозга, прежде всего головного.

Давайте официально начнем. Добрый день. Спасибо, что пришли. Сегодня у нас ГАМК и глютаминовая кислота. Выключаем большой свет: сегодня и так светло. ГАМК и глутаминовая кислота — два главных медиатора ЦНС: глутаминовая кислота (глутамат) и гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Первый из них — это главный возбуждающий медиатор центральной нервной системы. Именно с помощью глутаминовой кислоты передается в нашем мозге львиная доля информации: сенсорной, двигательной, пока сигнал до мышц не дошел, а в мышцах уже ацетилхолин, центры памяти работают на глутаминовой кислоте. По приближенной оценке, порядка 40% нейронов используют это вещество в качестве медиатора. Это очень большая доля. В дальнейшем я по тексту презентации буду обозначать глутаминовую кислоту Glu. Соль ее называется глутамат. Именно в виде соли, а точнее в виде аниона, глутаминовая кислота присутствует в наших синапсах и выполняет роль самого главного возбуждающего медиатора.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Второй наш герой сегодня — это гамма-аминомасляная кислота — ГАМК — главный тормозной медиатор. Тоже около 40% нейронов используют эту молекулу в качестве передатчика сигнала. Основная задача ГАМК — выключать ненужные информационные потоки. Это не менее важная задача, чем проводить информацию. Осознать это смогли не сразу. Довольно долго считали, что в мозге есть возбуждение, а торможение — постольку-поскольку. Например, когда нет возбуждения, тогда торможение. Но со времен работ И.М.Сеченова и И.П.Павлова стало понятно, что торможение — это отдельная функция мозга: отдельные нейроны занимаются тем, что блокируют информационные потоки. Задача эта не менее важная, чем проводить информацию. Убирать лишние сигналы, убирать лишний шум — очень значимо для того, чтобы мозг качественно работал. Такие функции, как внимание, когда вы концентрируйтесь на информационном потоке, а остальные побоку, или двигательный контроль, когда вы слушаете лекцию полтора часа и не болтаете, не крутитесь, не посылаете смс — все это очень непростые функции. Чтобы они реализовались, нужно глушить сигналы, глушить информационные потоки. Это делает гамма-аминомасляная кислота. По химическому строению обе эти молекулы являются аминокислотами, в каком-то смысле родственниками, о чем я сегодня еще расскажу.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Нормальная деятельность нашего мозга, нашей центральной нервной системы, это непрерывный баланс между глутаминовой кислотой и ГАМК. Если этот баланс нарушается, возникают различные проблемы. В основном это проблемы, связанные с избытком возбуждения: эту пару перекашивает в сторону слишком сильного возбуждения. Возникают различные нарушения поведения, эмоций. Самый тяжелый случай — это возникновение эпилептических очагов, когда в мозге появляется очень яркая зона возбуждения, из которой периодически могут выходить волны активации, вплоть до развития припадков. Вот основной список тех проблем, которые возникают, когда нарушен баланс возбуждения и торможения. Относительно легкая, в основном детская проблема — это синдром дефицита внимания и гиперактивности — СДВГ. Это непоседливый первоклассник или непоседливый первокурсник, который действительно не может долго слушать лекцию, крутится, ко всем пристает, мешает, непонятно чего хочет. Следующий уровень — повышенная нервозность, тревожность, которая мешает сосредоточиться на текущих проблемах и ухудшает качество нервной деятельности. Еще более тяжелый вариант — это нарушение сна, бессонница. Самая тяжелая патология — это эпилепсия. Эпилептиком является примерно каждый двухсотый человек. Это очень большой процент. В Москве 10 млн жителей, получается 50 тыс. — эпилептики. Это очень много. Основные проблемы связаны с тем, что возбуждение оказывается сильнее, чем торможение. Если мы хотим справляться с этими проблемами, мы должны использовать либо агонисты рецепторов ГАМК, усиливать торможение, либо использовать антагонисты рецепторов глутаминовой кислоты, чтобы уменьшать возбуждение. И то, и другое подходит. И то, и другое используется. Сегодняшний во многом посвящена именно этим группам психотропных препаратов. Если мы возьмем молекулы с противоположным знаком действия, антагонисты ГАМК и агонисты глутамата, то мы получим провокацию избыточного возбуждения вплоть до эпилептических припадков. Подобного рода вещества часто являются серьезным ядами — конвульсантами — веществами, вызывающими судороги. В верхнем правом углу вы видите молекулы глутаминовой кислоты и ГАМК. Это довольно короткие последовательности с аминогруппами, потому что это аминокислоты. Дальше мы немножко подробнее на эти молекулы посмотрим.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Первая половина лекции посвящена глутаминовой кислоте. В растворах она существует в виде своего остатка — глутамата. Глутаминовая кислота — это вполне стандартная пищевая аминокислота. Она входит в состав той самой двадцатки, из которой сделаны наши пищевые белки. Именно глутаминовой кислоты в белках, которые мы едим, больше всего. Из всех аминокислот она чаще всего встречается. За сутки с обычными растительными и животными белками мы съедаем 5-10 г глутамата — огромное количество. Эту молекулу мы буквально лошадиными дозами поедаем. В свое время поэтому долго не могли поверить, что такая молекула является еще и медиатором, причем не каким-нибудь, а главным возбуждающим медиатором мозга. Оказалось, что причина в гематоэнцефалическом барьере. Гематоэнцефалический барьер практически не пропускает пищевой глутамат. Тот глутамат, который работает как медиатор, синтезируется прямо в пресинаптических окончаниях. Из чего же он синтезируется?

Есть два пути образования глутамата, как медиатора. Первый путь — использование альфа-кетоглутаровой кислоты — вещества, которое получается в ходе распада глюкозы. Поскольку распад глюкозы — основной источник энергии, то альфа-кетоглутаровой кислоты у нас очень много. Достаточно добавить к ней эту аминогруппу, и мы уже получим глутамат, глутаминовую кислоту. Без аминогруппы это альфа-кетоглутаровая кислота, а с аминогруппой — уже глутаминовая кислота, то самое вещество. Аминогруппу можно взять от любой другой аминокислоты. Получается, что синтез глутамата — не проблема: есть все составляющие в большом количестве.

Второй способ образования глутаминовой кислоты — превращение похожей на нее молекулы — молекулы глутамина. Для тех, кто не привычен к химии, это вообще сбивает: отдельно есть глутамат, он же глутаминовая кислота, и отдельно есть глутамин. Оба эти вещества — пищевые аминокислоты. Они входят в состав этой двадцатки, кодируются с помощью генетического кода. Чем глутамин отличается от глутамата? Вот этой аминогруппой. Видите? Эти два вещества очень легко переходят друг в друга. Глутамин легко превращается в глутамат, делает это фермент глутаминаза. Этот способ очень активно используется, чтобы делать глутамат, как медиатор. Глутамат переходит в глутамин с помощью фермента глутамина синтетаза. Это способ инактивации глутамата. Инактивация — обязательный компонент жизни медиатора, обязательный этап жизни медиатора, который нужен для того, чтобы удалить его с рецептора. Во всяком случае сделать глутаминовую кислоту не проблема. Все это происходит прямо в пресинаптических окончаниях. Вот показана структура синапса. Это глутаматный синапс. Здесь есть две стрелочки: глутамат получается из глутамина или из альфа-кетоглутаровой кислоты. 

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Дальше он загружается в пузырек — везикулу. Вот она нарисована. Загружается с помощью специального белка-насоса. Вот он. Потом, когда приходит ПД, глутамат выбрасывается в синаптическую щель. Все достаточно стандартно. Еще раз повторяю, что тот глутамат, который мы едим, почти не проходит гематоэнцефалический барьер. Это замечательно: иначе всякий съеденный кусок белковой пищи вызывал бы у нас возбуждение, судороги, а это совершенно ни к чему. Съесть котлету и после этого забиться в припадке как-то обидно. Если взять глутамат и ввести его прямо в мозг, то судороги можно получить. Ученые это попробовали, подтвердили. Растительные организмы не могли пройти мимо такого способа отбиваться от травоядных. Известно довольно много растительных токсинов, являющихся агонистами глутамата. Особенно в этом смысле отличились одноклеточные водоросли. Казалась бы, совсем милые, трогательные существа (фитопланктон) тоже против того, чтобы их ели. Целый ряд водорослей использует агонисты глутамата, чтобы защищаться от зоопланктона, от всяких мелких ракообразных, мелких рыбок. Примером такого токсина является домоевая кислота. Вы видите ее молекулу. Вырабатывается она вот такими безобидными водорослями. 

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Зоопланктон тоже так просто не возьмешь: он за миллионы лет адаптировался довольно неплохо к этому токсину. Мы в основном видим, как зоопланктон или мелкие рыбки, или мидии, или устрицы накапливают в себе домоевую кислоту. Если они едят такие водоросли, а мидия просто фильтрует и фатально эти водоросли засасывает, то дальше в теле моллюска накапливается довольно много домоевой кислоты. Иногда сам моллюск от этого погибает. Домоевая кислота может отравить уже более крупных животных или человека, если человек как-то неудачно поест мидий; может отравить тюленей или морских птиц. Могу успокоить тем, что в наших морях таких водорослей нет. По Западному побережью Северной Америки они водятся: от Канады до Калифорнии они встречаются. При их массовом размножении рыбки или моллюски могут становиться ядовитыми. Травятся прежде всего морские птицы. Травятся довольно специфично. У всяких чаек, бакланов, пеликанов повышается уровень агрессивности, они начинают кидаться на крупные объекты — людей, автомобили. Эпидемия такого помешательства птичьего случилась в начале шестидесятых годов: чайки кидались на людей и на автомобили. Писательница Дафна дю Морье так этим впечатлилась, что сочинила полуфантастический роман, а Альфред Хичкок снял один из классических триллеров под названием «Птицы». Я думаю, многие из вас его смотрели, а если не смотрели, то посмотрите. Хотя эта история, конечно, уже очень несовременно выглядит: там все такие медленные, чайки сидят и ждут. Сейчас уже так не снимают. 30 секунд показывать просто сидящих чаек — это так уже не делается. За это время уже два суперагента разнесут как минимум 15 комнат и убьют сотню плохишей. Во всяком случае Хичкок, конечно, классик, фильм тоже классический. Интересно, что все это основано на реальной платформе — на выделении и накоплении домоевой кислоты. Люди иногда тоже травятся, даже несколько смертельных случаев зарегистрировано отравления моллюсками, накопившими в себе домоевую кислоту.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Глутамат, глутаминовая кислота, является пищевой аминокислотой — самой распространенной. В обычных пищевых белках ее больше всего. Это привело к тому, что наша вкусовая система, когда настраивалась на разные типы пищи, именно на глутамат настроилась, как на знак белка. Если в еде есть глутамат, значит, мы едим белок, а это хорошо, потому что белковая пища — это основной строительный материал, из которого собирается наш организм. Точно так же хорошо, когда мы едим сахар, моносахариды, глюкозу, потому что глюкоза — это основной источник энергии. В итоге наша вкусовая система так сконфигурирована, что, когда на наши вкусовые рецепторы попадает глюкоза, мы не просто ощущаем сладкий вкус, мы еще ощущаем положительные эмоции. Идет сигнал о том, что мы едим классную еду. Это источник энергии. Та же самая история с глутаматом. Как только глутамат попадает на язык, идет сигнал о том, что едим белковую пищу. Вкус глутамата — это вкус белка: сыра, соевого соуса, морской капусты, грибов, бульона мясного. Кроме того, приходят положительные эмоции — правильную еду едим, в следующий раз тоже старайся ее искать.

Все вы знаете, что есть классические 4 типа рецепторов: кислый, сладкий, горький, соленый. Белковые рецепторы были тоже уже довольно давно открыты, уже 100 лет назад. Просто они в школьные учебники все никак не попадут. Открыли белковые рецепторы японские исследователи на основе изучения своего японского соуса под названием умами. Это соус, получаемый из морской капусты. Эти рецепторы тоже назвали умами. Здесь показана наша вкусовая система. На языке есть вкусовые сосочки, небольшие выступы. На них есть скопления вкусовых рецепторов — вкусовые почки. В этих скоплениях отдельные рецепторные чувствительные клетки. Они похожи на дольки мандарина. Они реагируют на соленое, сладкое, глутамат. Для этой клетки глутамат одновременно внешний сигнал, она же использует глутамат как медиатор, чтобы сообщить дальше мозгу, что пошел белковый вкус. Вот так порой бывает намешано. С начала XX века глутамат стали использовать в пищевой промышленности. Раз это вещество вызывает такие замечательные вкусовые ощущения, то грех не посыпать им что попало. Сейчас глутамат позиционируется как усилитель вкуса, используется как пищевая добавка с номерами от Е620 до Е629. Никакой это не усилитель вкуса. У него есть свой собственный вкус. Периодически нас начинают пугать глутаматом, если вы замечали. Даже как-то недавно Государственная Дума возбудилась на эту тему. У нас больше нет проблем в стране, кроме того, как ограничить потребление глутамата. То у нас соль — белая смерть, то сахар — белая смерть. Тут вдруг глутаматом стали пугать. На самом деле все, конечно, не страшно. Давайте еще раз оценим ситуацию. С обычными белками мы съедаем за сутки 5-10 г. Если вы съели пакетный супчик, то в пакетике с приправой к нему почти чистый глутамат. Высыпали вы еще пару граммов — грех небольшой. Если вы одними супчиками из пакетов питаетесь, это, наверное, уже не хорошо. Тем более, если вы сразу три штуки за раз съели. В принципе глутамат способен проходить гематоэнцефалический барьер, если вы за раз съели 5-10 г. Для этого надо либо объесться пакетными супчиками, либо грызть бульонные кубики, либо пойти в китайский ресторан на торжественный вечер, где вас бесплатно напичкают китайской едой. Тут-то вы уже с глутаматом как следует оторветесь. Тогда вы можете получить повышенное сердцебиение или еще что-нибудь такое. Эффект как от чашка крепкого кофе. Для вашего молодого организма это вообще не проблема. Если у человека гипертония или предынфарктное состояние, это может быть проблемой. Поэтому у тех, кто занимается физиологией питания, и у диетологов есть термин «синдром китайского ресторана» — когда человек съел слишком много глутамата. Китайская кухня, японская кухня используют глутамат порой просто в чистом виде. Вы можете пойти и купить глутамат в любом супермаркете. Он продается там же, где соль. Пожалуйста, посыпайте что хотите — хуже не будет, но только не злоупотребляйте. Посыпал вареную капусту, и она уже как будто в мясном бульоне сварена. Это же вкуснее. Вкусно — это положительные эмоции, это тоже важно.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Рецепторов глутамата много. В настоящее время выделяют 8 метаботропных рецепторов и 3 типа ионотропных рецепторов. В эти дебри мы не полезем. Кому интересно, можете посмотреть доступную литературу или прийти к нам на биофак на курс «Нейрохимия», где все это подробно рассказывается. Все эти рецепторы вызывают ВПСП. Глутамат — главный возбуждающий медиатор, без вариантов он вызывает ВПСП — возбуждение. Сквозь хемоувствительные ионные каналы входит натрий. Метаботропные рецепторы обозначаются буквой m — mGluR1, mGluR2… Ионотропные названы по агонистам, как никотиновый и мускариновый. Три типа ионотропных рецепторов: NMDA-рецепторы, AMPA-рецепторы и каинатные рецепторы. NMDA — N-метил-D-аспартат. Это вещество еще реально запомнить. А вот амино-гидрокси-метил-изоксазол-пропионовую кислоту уже только химики могут запомнить. Мне все никак не удается. Поэтому просто AMPA. У нас нет намерения влезать в эти дебри. Важно, что все эти рецепторы возбуждающие. Часть из них, помимо натрия, пропускает еще и кальций. Кальций — это еще и вторичный посредник. Поэтому это важно. Один тип рецепторов нам нужен, а именно NMDA-рецепторы. Они на данный момент наиболее изучены, в огромном количестве функций мозга они задействованы. Очень важно то, что данные рецепторы играют ключевую роль в процессах формирования памяти. Вот об этом я хочу сказать несколько слов.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

NMDA-рецептор — это ионотропный рецептор — цилиндр с проходом внутри, такой же, как никотиновый рецептор. Здесь 4 белковых молекулы. Вот показан этот рецептор, закреплен в мембране, в него входит натрий, меньше — кальций, еще немножко калий может выходить, но это уже мелочи. Уникальным свойством NMDA-рецептора является то, что он может затыкаться магниевой пробкой. Вы видите, здесь сбоку нарисован ион магния. Он может иногда и даже часто вставать в устье прохода NMDA-рецептора — в канал, через который входит натрий и кальций. Если магний сюда встал, то уже, конечно, никакой натрий и кальций не входит. С подобным свойством магния мы уже сталкивались, когда я рассказывал о пресинаптическом окончании, о работе синапса. Но там магний мешает кальцию довольно аккуратно: то мешает, то не мешает. А вот тут, если встала магниевая пробка, то все — канал выключен надежно, но не навсегда. Оказывается, если поднять заряд в клетке выше уровня -30 мВ, то магний уходит. Происходит то, что называют выбиванием магниевой пробки. Из нижнего положения (нижней картинки) мы мгновенно перемещаемся в верхнее положение, когда рецептор работает. Благодаря магнию NMDA-рецептор может быть либо включенным, или выключенным. Переход из состояния off в состояние on практически мгновенный. Поднимите заряд выше -30 мВ, и магний уйдет. Включение рецепторов означает, что некий синапс начинает работать эффективнее. Раньше он не проводил сигнал, а теперь рецепты заработали, и он проводит сигнал. На уровне целого мозга это означает формирование новых каналов для передачи информации. Как раз это лежит в основе памяти. Поэтому NMDA-рецепторы очень активно изучаются. Их локализация в мозге соответствует основным центрам памяти. Особенно это относится к структуре, которая называется гиппокампом. Это структура, которая является основой процессов запоминания. В гиппокампе формируется наша кратковременная память, а потом она же перезаписывается в долговременную память.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Как можно выбить магниевую коробку? Самый простой способ — запустить ПД в нервной клетке. Синапсы, в которых работает глутамат, отличаются тем, что на постсинаптической мембране присутствует несколько типов рецепторов. Могут быть NMDA-рецепторы, а рядом с ними какие-нибудь другие рецепторы, например, AMPA. NMDA-рецепторы настолько важны, что, говоря о глутамате, рецепторы делят на NMDA-рецепторы и не NMDA-рецепторы — все остальные. Есть синапсы, у которых на постсинаптической мембране присутствуют NMDA-рецепторы и не NMDA-рецепторы. Изначально NMDA-рецепторы выключены. Если сигнал слабый, выделяется мало медиатора, то ПД не возникает. Если дать сильный сигнал, выделится много медиатора, тогда только не NMDA-рецепторов хватит, чтобы запустить ПД. Вершина ПД — это +30 мВ. Когда заряд уходит к нулю, в этот момент и случается выбивание магниевых пробок. Синапс практически мгновенно становится в разы эффективнее: в нем появляется больше потенциальных каналов для входа натрия, потому что магниевые пробки ушли. Теперь этот синапс способен проводить даже слабые сигналы. Вот оно появление нового канала для передачи информации. Дайте сильный сигнал, нейросеть будет его помнить и проводить слабые воспоминания об этом сигнале. Выбивание магниевых пробок — это очень важный момент в процессах запоминания и формирования памяти.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Тех, кто интересуется механизмами памяти, могу отослать к лекциям Константина Анохина, которые он читал осенью на МФК. Они лежат в форме видеозаписей, на данный момент выложено 8 лекций. Если хотите, вы можете подробнее ознакомиться, в том числе с работой гиппокампа и с тем, что еще происходит с синапсом, когда он становится более эффективным, когда он нечто запоминает. Память — это сетевое свойство нашей нервной системы. Когда мы что-то запоминаем, между нейронами в коре больших полушарий формируются новые каналы, передающие информацию. При этом мозг так устроен, что в нем все соединено со всем. Не передается сигнал просто потому, что синапсы не очень эффективно работают — мало активных рецепторов. В тот момент, когда вы выбиваете магниевые пробки, активных рецепторов становится в разы больше, между какими-то точками мозга начинает передаваться информация. То же самое можно сделать, изменив химическую структуру, химические свойства AMPA-рецепторов. Если к ним присоединяется фосфорная кислота, они начинают открываться на более длительное время, входит больше натрия. Или вообще сигналы, которые идут через систему, могут дотягиваться до ядерной ДНК. Тогда ДНК запускает синтез дополнительных NMDA-рецепторов, AMPA-рецепторов. Синапсы будут работать эффективнее. В тот момент, когда сигналы дотягиваются до ДНК, запускается синтез дополнительных глутаматных рецепторов, мы уже можем говорить о долговременной памяти. Подобного рода изменения длятся дни, недели, месяцы. Ситуация с выбиванием магниевых пробок — это всего на несколько часов, это кратковременная память. Это та самая память, которой вы пользуетесь, когда в ночь перед экзаменом грузите информацию, потом дошел до экзаменатора, все вывалил, поспал, магниевые пробки вернулись обратно, мозг чистый, можно загружать следующий предмет, ничего внутри не осталось. Если вам интересны механизмы памяти, то призываю обратиться к лекциям Анохина.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

В качестве примера формирования канала для передачи информации в коре больших полушарий давайте рассмотрим экспериментальную ситуацию, когда крыса, сидящая в коробке, прыгает на полочку в ответ на звонок. Как выглядит экспериментальная ситуация? Вы сажаете крысу сюда, включаете звонок, а через некоторое время на пол этой клетки подается небольшой электрический ток. Это даже не боль, а неприятное покалывание в лапках. Крыса начинает нервно переступать с лапки на лапку, смотрит вокруг, видит полочку, прыгает на нее, боль исчезает. Обученная крыса, услышав звонок, тут же лезет на полку и сидит там с сознанием того, что она поняла, как устроен этот мир, и что она вполне может в нем существовать. Вид у нее вполне довольный. Лезет не спеша она на полку, потому что она в курсе, что звонок будет звонить целых десять секунд, пока ток не появится. Куда спешить? Все успеем. Что происходит при этом в крысином мозге? Звонок — это височная кора, височная доля и у нас, и у крысы. Прыжок на полку — это задняя часть лобной доли и у нас, и у крысы. Исходного два эти пункта не связаны: никакой звонок никакой прыжок не вызывает. В результате нашей экспериментальной процедуры между этими пунктами формируется нервная связь. Это означает, что у некоторого количества нейронов, соединяющих пункт А и пункт Б, стимул и реакцию, на входе эти синапсы начинают работать эффективнее. Там выбиваются магниевые пробки, фосфорилируются AMPA-рецепторы, синтезируются дополнительные рецепторы, просто увеличивается размер синапсов. Происходит десяток различных пластических перестроек, лежащих в основе формирования кратковременной и долговременной памяти. Все это жутко интересно. Аналогией этого процесса является интернет. 

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Все это очень похоже на работу всемирной паутины. Вы отправляете письмо из пункта А в пункт Б — с вашего компьютера своему товарищу в Красноярск. Через какие это серверы пройдет, какие спецслужбы успеют прочитать ваше письмо, вы не в курсе. Важно, что отсюда вышло и сюда пришло. Наш мозг, кора больших полушарий, примерно так же работает. Изучать процессы формирования памяти очень сложно. Мы начальный пункт знаем, конечный знаем, но в каждом конкретном мозге подобного рода каналы ложатся довольно случайно. Исследовать это тяжело, но интересно. Поэтому механизмы памяти сейчас пока эффективно удается исследовать на простых нервных системах. Если помните, в самом начале самой первой лекции я пытался рассказать и про улитку, и про дрозофилу. Вот там это более понятно. С крысиным мозгом, в котором уже миллионы нейронов, еще пока работать и работать. Кого это все заинтересовало, вот еще две бонусные схемы, где показано и выбивание магниевых пробок, и фосфорилирование, и сигнал, уходящий на гены. Отсылка еще раз к лекциям Константина Анохина. Давайте двигаться дальше.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Большое количество проблем связано с тем, что нарушается баланс возбуждения и торможения. Если мы хотим эти проблемы решать, нам нужны антагонисты глутамата. Поскольку очень важное значение имеют NMDA-рецепторы, они очень распространены, так получилось, что в клинике в основном используются антагонисты именно NMDA-рецепторов. Два из них я вам представлю: мемантин и кетамин. Мемантин — вещество, которое аккуратно и ненавязчиво блокирует NMDA-рецептор. Аккуратно встает туда же примерно, где магний, но не очень жестко себя ведет. Поэтому оно оказывает довольно мягкое действие, снижая возбуждение. Исходно его использовали для того, чтобы снижать тревожность или вероятность эпилептических припадков. Дальше мемантин очень хорошо себя стал показывать в ситуациях после травмы мозга, а также в ситуациях деменции — при нейродегенеративных заболеваниях, вплоть до болезни Альцгеймера. Сейчас основное его назначение в клинике идет именно по этим поводам: травмы, нейродегенерации. Его аптечное название — акатинол. Идея вот в чем состоит. При травмах и нейродегенерациях нейроны перевозбуждены. Они настолько сильно бывают перевозбуждены, что даже от этого постоянного возбуждения погибают. Тогда ежедневное введение акатинола оказывается очень полезным, эффективным, защищает (нейропротекция). Поэтому сейчас это очень востребованный препарат, который наслуху.

Второй пример — кетамин или калипсол. Это жесткий блокатор NMDA-рецепторов, который вызывает наркоз. Он настолько сильно способен уронить уровень возбуждения, что наступает состояние наркоза. Он используется для этого в клинике. Кетамин дает кратковременный наркоз — на 10-15 минут. Используется тогда, когда не нужно человека усыплять на 1-2 часа. Если нужно сделать какую-нибудь маленькую операцию, вот тут кетамин —  это то, что надо. Чаще всего его используют после родов, когда женщина родила с разрывами соответствующих органов, которые надо зашивать. Тогда кетаминовый наркоз наиболее уместен. Проблема заключается в том, что на выходе из кетаминового наркоза возникают довольно специфические галлюцинации.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=4tJOWFI1xI8

Подобного рода вещества, которые такие галлюцинации вызывают, называются диссоциативами. Диссоциация — разобщение души и сознания. Человеку под действием кетамина, на выходе из наркоза, зачастую кажется, что его душа выходит из тела и парит в окрестностях. В зависимости от дозы кетамина вам может казаться, что вы парите в операционной комнате над своим телом и смотрите, как врачи с ним что-то делают. Если побольше доза, то вы уже над больницей парите; еще побольше — над Москвой; еще побольше — над планетой Земля. При этом никакой эйфории не возникает, а наоборот тревожное чувство, особенно, когда вы далеко улетели. Эти наркотики уже относятся к разряду галлюциногенов. У нас будет отдельный разговор об этой группе препаратов через раз, когда я буду о серотонине рассказывать. Как и галлюциногены, подобного рода вещества не дают эйфории. Они какие-то переживания необычные вызывают, но эйфорию — нет. Поэтому это не является для наркоманов по-настоящему привлекательным соединением. И слава Богу. Кетамин одновременно все-таки признан и наркотиком. Поэтому его использование, как препарата для наркоза, этим сильно затрудняется. Врачам приходится вводить особо жесткую отчетность. Вот такая история. Надо сказать, что антагонисты глутамата пока не очень широко в клинике используются: они не очень давно описаны и открыты — только в конце XX века. Для клиники 20 лет — это не срок. Препарат, которому 100 лет, это понятно. Уж тем более мед, малина, наши деды-прадеды — это надежно. 

Добрый день. Девушек поздравляю с прошедшим праздником. Аплодисменты. Чтобы вы были такими же красивыми, веселыми, и нас, мужскую часть населения, радовали. Чтобы у вас все получалось: и сессии, и вообще все-все. Я даже хотел цветочек поставить на заставку, но, кроме белены, тут ничего нет. Она в общем довольно мила, пасленовое растение.

Мы сегодня переходим к медиаторам после общего знакомства с синапсами, с электрическими свойствами нервной системы. Первым медиатором, который мы посмотрим, будет вещество под названием ацетилхолин. Это во многом дань истории вопроса, потому что именно ацетилхолин был описан, как первый медиатор. На его примере во многом стало понятно, как вообще вся эта система функционирует. Кроме того, ацетилхолин очень важный медиатор — вещество, которое очень серьезно работает на периферии. 

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

С ним связаны передачи сигнала и на мышцы, и на внутренние органы. В ЦНС это вещество является тоже весьма важным игроком. В частности, отдельно я поговорю о никотиновой зависимости, вообще о никотине, о курении, поскольку этот вопрос напрямую связан с ацетилхолином.

Ацетилхолин — первый открытый медиатор. Именно на примере ацетилхолина и по ходу изучения ацетилхолина стало понятно, что есть такая штука, как химические синапсы. Идея о синапсе возникла на грани XIX-XX веков. Сэр Чарльз Шеррингтон в самом конце XIX века, глядя на нервно-мышечные соединения, ввел понятие синапса. Но дальше долго тянулась дискуссия: в синапсе сигнал напрямую переходит на следующую клетку или там что-то такое еще дополнительно есть? В частности, химическая передача. Решить вопрос на экспериментальном уровне удалось австрийскому физиологу Отто Леви, которому в 1921 год сначала приснился этот эксперимент, а потом он реализовал его на самом деле.

Для этого эксперимента ему понадобилось два лягушачьих сердца. На лягушках физиология классическая работает, в частности физиология сердца. Во многом из-за того, что это холоднокровные животные, у них гораздо медленнее обмен веществ, чем у нас, у теплокровных. Лягушачье сердце, помещенное в физраствор, довольно долго (несколько часов) продолжает биться, с ним можно работать. Поэтому лягушка — классический объект, не только Базаров с ним работал. Можно так отпрепарировать лягушачье сердце, что сохранятся нервы, идущие к этому сердцу. Еще с XVIII века было известно, что есть блуждающий нерв, который опускается из головного мозга к сердцу. Если его стимулировать, то лягушачье сердце бьется медленнее. Есть второй нерв, который идет от спинного мозга к сердцу. Он симпатический. Если его стимулировать, то лягушачье сердце бьется чаще. Леви, отпрепарировав сердце, стимулировал блуждающий нерв, а сердце плавало в небольшой ванночке с физиологическим раствором. Дальше он догадался сделать следующее: после того, как блуждающий нерв затормозил работу сердца, Леви часть физиологического раствора из этой ванночки взял и перелил в другую ванночку, в которой второе лягушачьи сердце находилось.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Оказалось, что уже без всякой стимуляции блуждающего нерва, второе лягушачье сердце тоже забилось медленнее. Аналогичная штука получилась с симпатическим нервом. Если стимулировать симпатический нерв, он красным помечен на моей схеме, то что-то такое переходит в раствор, что дальше, если взять этот раствор и вылить во вторую ванночку, второе лягушачье сердце тоже забьется чаще. Стало понятно, что есть некая химическая субстанция. В этот момент и возникла идея о химической передаче в синапсе.

Анализируя прежде всего работу блуждающего нерва, Леви доказал, что данным веществом является ацетилхолин. В случае симпатического нерва довольно долго думали, что там адреналин, а потом оказалось немного другое вещество — норадреналин. Эти два соединения стали первыми открытыми медиаторами. Вначале описали ацетилхолин — с этим работал Леви; потом — адреналин, норадреналин — с этим работал Генри Дейл. В итоге они на пару в 1936 году получили Нобелевскую премию «За открытие химического механизма синаптической передачи». Нобелевская премия по физиологии или медицине 1936 года — это химический синапс.

Стало понятно, что есть такие штуки под названием медиаторы. Именно они передают сигнал от нервной клетки на следующую клетку. Вначале доказали роль медиаторов в вегетативной нервной системе — влияние их на разные внутренние органы: на сердце, на сосуды, на бронхи, на кишечник. Потом показали работу медиатора в нервно-мышечных синапсах. Во второй половине XX века по мере совершенствования экспериментальной техники добрались и до центральной нервной системы. Стало понятно, что там такие же механизмы, синапсы, просто они гораздо меньше, гораздо плотнее упакованы, поэтому изучать их существенно сложнее.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Мы начинаем знакомство с конкретными медиаторами с ацетилхолина. Для начала посмотрим, какой он, его химическую формулу, какая вообще эта молекула. Вот появилось данное вещество. Молекула довольно маленькая. Это типично для медиаторов. Сама идея медиатора, вещества, которое быстро проходит синаптическую щель за счет диффузии, подразумевает, что это маленькая шустрая молекула. Название ацетилхолин говорит о его химическом строении: ацетил (остаток уксусной кислоты) и холин. Сейчас появилась рамочка вокруг ацетила.

Надо сказать, что остатков уксусной кислоты в организме полным-полно. Они получаются по ходу распада глюкозы. Вот вторая часть — холин. В центре находится атом азота, к нему прикреплены еще CH₃ группы и одна C₂H₅O группа — этиловая группа. Во всяком случае здесь явно важен азот, на котором заметный положительный заряд. Вот такой холин. Надо сказать, что холин наш организм делать не может: мы должны есть, с пищей получать подобного рода молекулы.

Холин относится к разряду витаминоидов — это почти витамин. Настоящий витамин — это такое вещество, которое мало того, что нам необходимо, мы еще его рискуем не дополучить: не во всех видах пищи есть витамин А или витамин B12. А холина везде полно. Поэтому пищевого дефицита не возникает, но мы его должны есть, он витаминоид. В клинике после травм мозга, после инсульта холин используется как лекарственный препарат, чтобы помочь ацетилхолиновым нейронам. Ацетилхолин собирается из двух молекулярных кусочков: уксусной кислоты и холина. К нему подходит та схема, которая была на первой лекции. Некий фермент берет два предшественника, в данном случае остаток уксусной кислоты и холин, извернувшись, соединяет их вместе.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Вот эта зеленая штука — это и есть ацетилхолин. Отпускаем ее и возвращаемся в исходное положение, чтобы сделать еще молекулы ацетилхолина. Фермент, который это делает называется холин-ацетил-трансфераза. Ферменты просто называются: вещества, с которыми фермент работает (холин и ацетил), и та операция, которая производится. Что такое трансфер, я думаю все знают: бесплатный трансфер из аэропорта в гостиницу; или из нашего банка произошел трансфер 10 млрд руб, они куда-то потерялись. Что-то в этом вроде все время в мире происходит. Это обозначает слово «перенос», «передвижение», «перемещение». Вот такой вот фермент и такая операция. Происходит все это в пресинаптическом окончании.

Синтез может идти в теле нейрона, тогда нужно долго и мучительно тащить пузырьки с медиатором в пресинаптическое окончание. А можно прямо по месту, в пресинаптическом окончании все это синтезировать. В случае ацетилхолина это происходит прямо в пресинаптическом окончании. Вот здесь красивая схема, которая данный процесс иллюстрирует. Красные кружочки — это холин, дальше остаток уксусной кислоты, и получается ацетилхолин. Ацетилхолин загружается в везикулы. Когда появляется потенциал действия, везикулы лопаются, ацетилхолин выходит в синаптическую щель и влияет на рецепторы. Дальше все вполне стандартно.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Первые два этапа жизни медиаторов мы уже проскочили. Мы синтезировали медиатор и выделили его в синаптическую щель, произошел экзоцитоз. А теперь самое интересное — как медиатор воздействует на рецепторы. Что это за рецепторы к ацетилхолину? Какие эффекты они вызывают? Рецептор к ацетилхолину — это белок на мембране следующей клетки. Ацетилхолин, как палец на кнопку, нажимает на этот рецептор. Оказывается, что существуют 2 основных типа рецепторов к ацетилхолину. Первый из этих типов реагирует на ацетилхолин, а еще на никотин. Агонистом первого типа рецепторов к ацетилхолину является никотин — всем известный токсин табака. Второй тип ацетилхолиновых рецепторов опять-таки реагирует на ацетилхолин, а еще на вещество под названием мускарин. Агонистом второго типа ацетилхолиновых рецепторов является мускарин. Это тоже довольно известное вещество — токсин мухомора. Вещество весьма знаменитое.

Мне бы хотелось чуть-чуть зафиксировать данную идею. Идея сводится к тому, что нужно осознать, за счет чего и зачем к одному медиатору может быть несколько типов рецепторов. Казалось бы, вот медиатор, вот палец, вот кнопка. Зачем два типа рецепторов? А мы еще встретим и пять типов рецепторов, и больше.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Как это в принципе возможно и зачем? Для начала рассмотрим, как это в принципе возможно. До этого момента я вам говорил, что медиатор — это что-то вроде ключа, который подходит к активному центру белка — к ямочке. Принцип взаимодействия «ключ-замок», конечно, универсален, но он несколько хитрее, чем я вам описывал. До этого момента я молекулу медиатора рисовал в виде симметричной штуки — квадратика, кружочка, овальчика. На самом деле медиатор — это довольно сложно сконфигурированная молекула. С одной стороны — остаток уксусной кислоты, с другой стороны — холин с его положительным зарядом. Тогда мы должны медиатор изображать в виде чего-то более сложного. Это не ключ, а порой целая связка ключей.

Легко представить, что одним своим концом эта молекула вот в этот рецептор входит, треугольник воздействует на рецептор первого типа, а квадратный кусок входит в рецептор второго типа. Вы видите, что к одному и тому же медиатору может быть два и больше типов рецепторов. Что тут важно? Раз здесь играют разные ключевые части, то агонисты и антагонисты к первому типу рецепторов и ко второму тоже будут разные. Агонисты и антагонисты здесь будут иметь треугольный кусок ключа, а здесь — квадратный. Получается, что сам медиатор действует и на рецепторы первого типа, и на рецепторов второго типа. А вот агонисты и антагонисты могут быть более избирательные. Они будут действовать только на рецептор первого типа или только на рецептор второго типа. Это, конечно, интересно с точки зрения практики, потому что мы можем более тонко влиять на функционирование различных систем организма.

Дальше второй вопрос: А зачем вообще нужны два типа рецепторов? Например затем, чтобы эффекты развивались с разной скоростью. Первый тип рецепторов будет ионотропный, быстрый, а второй тип рецепторов — метаботропный, медленный. Или первый тип рецепторов будет вызывать возбуждение, а второй — торможение. Такое тоже нужно. После того, как медиатор пересек синаптическую щель, возникает еще довольно много степеней свободы и разветвлений эффектов, связанных с тем, что есть разные рецепторы. Это нам все время будет попадаться на пути. С точки зрения фармакологии, это как раз очень хорошо. Первый тип работает на периферии, а второй — в мозге. Мы можем создать агониста, который будет действовать только на сердце, а на мозг при этом не будет влиять. Это хорошо, это правильно.

В случае ацетилхолина у нас есть рецептор первого типа, который реагирует заодно на никотин. Как-то так получилось, что довольно быстро ацетилхолиновые рецепторы первого типа стали называть никотиновыми или н-холинорецепторами. Рецепты второго типа реагируют на мускарин. Довольно быстро их стали называть мускариновыми или м-холинорецепторами. К ним нашли кучу других агонистов, кроме никотина и мускарина, и кучу разных антагонистов. Классическим антагонистом никотиновых рецепторов является вещество, которое называется курарин — это действующее начало яда кураре. Мы до него сегодня доберемся. Классическим антагонистом ацетилхолиновых рецепторов второго типа является вещество, которое называется атропин. Атропин — это токсин белины или дурмана. Мы тоже до этого вещества сегодня доберемся. У нас сегодня будет довольно много разных веществ: курс у нас называется «Химия» мозга». Мы начинаем погружаться в мир психоактивных соединений, часть которых — лекарства, а часть — яды, а часть вызывает какие-то измененные состояния сознания.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Для начала познакомимся чуть поближе с никотиновым рецептором — первым типом рецепторов к ацетилхолину. Это как раз ионотропный рецепт — быстрый. Ионотропные рецепторы — это рецепторы, которые представляют из себя молекулярный гибрид между рецептом и ионным каналом. Это супермолекула. Когда присоединяется медиатор к активному центру, то открывается створка канала. Вот она тут дергается. Открылась, может двигаться ион — тот ион, на который настроен данный канал. Это канал прежде всего для ионов натрия. Натрий будет входить и вызывать возбуждение. Никотиновые рецепторы — это быстрые ионотропные натриевые рецепторы, там натриевый канал. Натрий входит, вызывает возбуждение. Классической зоной, где работают никотиновые рецепторы, являются нервно-мышечные синапсы. Любое сокращение любой нашей мышцы — это выделение ацетилхолина и влияние ацетилхолина на такие молекулы. В мышцах нужна скорость, здесь очень четко все должно работать. От самой мышцы уже ничего не должно зависеть. Ей сказал мозг, сказал мотонейрон сокращаться, и она должна сократиться. Так это и происходит. Мы сегодня специально немного детальнее обсудим строение и работу нервно-мышечных синапсов.

Вот появился более красивый вариант изображения никотинового рецептора. Вы видите двойную липидную мембрану и белковые молекулы. Ацетилхолиновый рецептор собирается из пяти белковых молекул, которые образуют небольшой хоровод, в центре формируется канал для прохода натрия. Вот еще более красиво изображено. Здесь есть вид и сбоку, и сверху. Вот в этом месте работает створка, сдвигающиеся и раздвигающиеся стены, зона, где проходят ионы натрия, возникает возбуждение. Если мы используем антагонист ацетилхолинового никотинового рецептора, мы затыкаем этот канал, натрий не входит, возникает паралич. Это нервно-мышечные синапсы. Яд кураре, о котором я уже упомянул, это нервно-паралитический яд. По такому же принципу работают многие змеиные яды, в частности яды аспидов — кобры и ее родственников. Это нервно-паралитические яды, выключающие никотиновые рецепторы. В отличие от курарина, который просто затыкает дырку, токсины змеиного яда привязываются к рецептору снаружи, в итоге рецептор сдавливается, на молекулярном уровне идет удушение рецептора, натрий не входит, возникает паралич. Жертва убежать не может, а очень скоро у нее и дыхание останавливается. Змеиные яды — отдельная, очень интересная сфера. В отличие от растительных ядов, которые обычно представлены причудливыми, но не очень большими молекулами, яды животных — это белки, большие молекулы, крупные. Змеиные яды делятся на две категории. Одна категория ядов формирует тромбы в крови жертвы: все закупоривается, жертва умирает. Вторая группа змеиных ядов — нервно-паралитическая, наподобие альфа-нейротоксина яда кобры.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Второй тип рецепторов — мускариновые рецепторы, м-холинорецепторы. В этом случае мы имеем дело с классическим метаботропным рецептором. Та самая схема, которая была неделю назад. Медиатор присоединяется к рецептору, дальше запускается вот эта не простая цепочка событий, в частности возникает вторичный посредник, который влияет на хемочувствительные ионные каналы, и они открываются, а в некоторых случаях — закрываются. Надо сказать, что в разных местах нашего организма, на разных внутренних органах мускариновый рецептор может вызывать либо ВПСП, либо ТПСП — возбуждение или торможение. Зачем это нужно, вы увидите. Я сегодня буду рассказывать общие вещи о вегетативной нервной системе. Будет сказано, что парасимпатическая составляющая медитативной нервной системы должна иметь возможность одни органы активировать, а другие тормозить. Вот это и делается за счет мускаринового рецептора. В некоторых случаях весь этот каскад событий приводит к открыванию калиевых каналов: заряд пойдет вниз, будет торможение. А в некоторых случаях этот каскад приводит к закрыванию калиевых каналов: все сдвигается вверх, возникает возбуждение.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Это совсем вступление. Мы познакомились с мускариновыми и никотиновыми рецепторами. Теперь давайте уже ближе к реальной нервной системе поглядим, где находятся ацетилхолиновые нейроны и ацетилхолиновые синапсы. Их действительно довольно много. Это нервно-мышечные синапсы, вегетативные синапсы и синапсы в головном мозге. Я изобразил такую схему, это центральная нервная система. Кружочек сверху обозначает головной мозг, а все остальное — спинной. Давайте теперь на эту схему нанесем те нейроны, с которыми нам нужно сегодня познакомиться. Во-первых, в головном мозге довольно много ацетилхолиновых нейронов — порядка 5%. Это много. Вы увидите, что нам будут попадаться медиаторы, которые используются в гораздо меньше, чем 1% нейронов. 5% — это хороший показатель.

Мы еще доберемся до головного мозга и ацетилхолина сегодня. Сейчас нас будут интересовать в первую очередь те нейроны, которые в спинном мозге находятся: мотонейроны — клетки, управляющие мышцами; вегетативные нейроны — клетки, управляющие внутренними органами. Вегетативная нервная система не очень проста. Она делится на две конкурирующие части: симпатика — симпатическая нервная система, парасимпатика — парасимпатическая нервная система. Куда идут аксоны этих клеток? В случае мотонейрона, двигательного нейрона, все просто: аксон дотягивается прямо до мышечной клетки. Вот эта штука, которую я тут нарисовал, это я так попытался изобразить мышечную клетку. Она имеет характерную поперечную исчерченность. Она большая, у нее несколько ядер. Поэтому она так выглядит. Вот это — нервно-мышечный синапс. Тут все просто: ПД возник, добежал, выделился ацетилхолин, клетка сократилась. Относительно просто. В случае вегетатики — сложнее, потому что аксон этой клетки прямо сразу до внутреннего органа не добирается, по дороге есть еще одна нервная клетка, которая находится уже не в ЦНС, не в головном мозге, не в спинном, а в симпатическом ганглии.

Ганглий — это скопление нервных клеток вне ЦНС. Это такие маленькие мозги, которые у нас там и сям рассеяны по телу, их больше сотни. Часть их занимается сенсорикой — восприятием сенсорных сигналов, а часть вегетативные. Самый большой ганглий — солнечное сплетение. Наверное, представляете, где оно находится. Аксон этой клетки дотягивается до нейрона, который сидит в ганглии, а уже аксон нейрона, который в ганглии, дотягивается до внутреннего органа.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Примерно такая же история с парасимпатической нервной системой. Есть парасимпатический ганглий. Аксон этого нейрона в ганлии дотягивается до внутреннего органа. В целом получается, что на большинство наших внутренних органов одновременно влияют и симпатика, и парасимпатика. Это конкурирующее влияние. Нужно это для того, что всякий орган хорошо бы иметь возможность заставить работать активнее или заставить работать слабее: зрачок расширился — сузился, сердце забилось чаще — забилось реже. Эти конкурирующие влияния и есть влияния симпатики и парасимпатики. Какая из них какие эффекты вызывает, мы еще с вами разберемся.

Сейчас давайте еще раз посмотрим на эту схему. Вот еще какую деталь я хочу подчеркнуть. Симпатические ганглии находятся рядом со спинным мозгом. Поэтому этот аксон я нарисовал коротким, а вот этот — длинным. Парасимпатические ганглии находятся рядом с органом, а иногда прямо в стенках органа. Поэтому вот этот аксон длинный, а этот — короткий. Вот этот аксон до ганглия называют преганглионарным. Часто и нейрон тоже называют преганглионарным. А вот этот аксон после ганглия называют постганглионарным. Часто нейрон тоже называется постганглионарным. Такие термины. Я извиняюсь, что я должен их вводить. Если вы начнете читать литературу, вы увидите, что все это очень активно используется.

Мне бы хотелось несколько слов все-таки сказать про симпатику и парасимпатику. Сегодняшняя лекция и лекция, которая будет через неделю, посвященная норадреналину, во многом связаны с той «химией» мозга, которая воздействует на сердце, сосуды, бронхи, кишечник. Огромное количество фармакологических препаратов, которые спасают ежедневно жизни миллионоов людей (гипертоников), связаны с этой сферой. Поэтому, конечно, важно, чтобы вы понимали, что такое симпатика и парасимпатика. Сейчас я буду говорить банальные вещи, что-то из этого я говорил на осеннем МФК, но без этого повторения мы рискуем, что часть зала не будет понимать дальнейший рассказ.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Что такое вегетативная нервная система? Это часть нервной системы, которая управляет внутренними органами. Вегетативная нервная система (ВНС) состоит из двух конкурирующих частей: симпатики и парасимпатики. Симпатическая нервная система управляет внутренними органами тогда, когда мы тратим энергию: физические нагрузки, эмоциональные нагрузки, умственные нагрузки. Поэтому эту систему называют еще эрготропной — тяготеющей к затратам энергии. Это ситуации стресса, бегства, нападения, потенциально опасные, когда проявляется агрессия и так далее. Если вы хотите представить себе эффекты симпатической нервной системы, представьте, что вы с тяжелым чемоданом опаздываете на поезд или на самолет. Это симпатика: глаза выпучены, потоотделение, давление скачет. Все, что с вами творится, есть эффектами симпатической нервной системы.

Парасимпатическая — ее антипод функциональный. Это система, которая направлена на накопление энергии, на питание, на запасание. Ее называют еще трофотропной (от греч. trophe пища, питание).Она заботится о том, чтобы мы накопили энергию. Она запасает жиры, углеводы, чистит организм. Но это не сон. Пожалуйста, не путайте эффекты парасимпатики и сна. Парасимпатика — это спокойное бодрствование. Это ситуация, когда вы уже вторую неделю отдыхаете в пятизвездочном отеле «все включено». Вы после прекрасного завтрака лежите под пальмой с коктейлем в руке. Самая большая проблема, которая вас сейчас мучает — что б такое съесть на обед. В этой ситуации, казалось бы, все органы отдыхают. Но нет. Огромная система под названием желудочно-кишечный тракт переваривает и запасает, переваривает и запасает. Она считает, что наступят черные дни, и каждая калория ценна.

А еще работают почки, которые чистят организм. Получается, что у нас в организме есть набор органов, который активен во время стресса. Такие органы активирует симпатика и тормозит парасимпатика. Таким классическим органом является сердце. Есть другой набор органов, которые наоборот активны, когда мы восстанавливаем запасы энергии, в частности желудочно-кишечный тракт. Такие органы активирует парасимпатика и тормозит симпатика. Поэтому все не очень просто, но вполне логично. Важно понимать, что делает конкретный орган. Тогда вам даже не нужно запоминать, а каком отношении он находится с симпатической и парасимпатической системами. Вы и так догадаетесь. Бронхи могут расширяться и сужаться. При стрессе надо дышать активнее, значит, бронхи надо расширять. Симпатика будет расширять бронхи, а парасимпатика — сужать. Так примерно можно почти обо всех органах договориться и понять, что они делают.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

На анатомическом уровне симпатика и парасимпатика разделены, потому что их конкуренция должна идти на органе, а внутри ЦНС два эти процесса не должны друг другу мешать. Поэтому симпатические нейроны в основном находятся в средней части спинного мозга — грудных сегментах. Внутри этих грудных сегментов спинного мозга есть четыре зоны, четыре этажа, управляющие разными нашими внутренними органами. Четыре этажа внутренних органов: органы головы — слюнные железы, слезные железы, зрачок, хрусталик; органы грудной клетки — сердце и бронхи; органы брюшной полости — желудок и большая часть кишечника; органы таза — остаток кишечника, органы половой системы и системы выделительной (мочевой пузырь и так далее). Поэтажно все это вот так организовано.

Большинство этих органов получает еще и конкурирующие сигналы из парасимпатической системы. Парасимпатическая система у нас расположена в основном в головном мозге, ее нейроны в головном мозге, и немножечко в самой нижней части спинного мозга — крестцовых сегментах. Мы видим, что тоже существует четыре этажа. Какие-то нейроны парасимпатические управляют органами головы, какие-то — органами таза. Есть огромный блуждающий нерв. О нем я уже упоминал, говоря про опыты Леви. Этот нерв спускается из головного мозга вдоль пищевода и дальше очень широко ветвится в грудной клетке, брюшной полости. Именно поэтому его назвали блуждающим — он как бы заблудился по всему туловищу. Блуждающий нерв работает и с бронхами, и с сердцем, и с кишечником, и с кучей сосудов взаимодействует. Вот симпатика и парасимпатика.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Что делает парасимпатика, я в общем-то уже сказал. Она активирует ЖКТ: слюнные железы, желудок, поджелудочная железа, печень и 6 м тонкого кишечника, 2 м толстого кишечника. Это огромное хозяйство. А еще тормозит сердце, сужает бронхи, сужают зрачок. А симпатика делает все наоборот. Тут есть такая ремарка: все-таки некоторые органы у нас получают только симпатические влияния. Симпатическая система эволюционно более древняя. Сначала она появляется, а потом для большей тонкости регуляции добавляется парасимпатическая. Большинство сосудов получает только симпатические сигналы, которые их сужают. Про симпатику я буду рассказывать через неделю. Там медиатором является норадреналин. Я много буду рассказывать про симпатические влияния. Сегодня одна из тем — это парасимпатика и роль ацетилхолина в этой системе.

Давайте вернемся к нашему ацетилхолину после общеобразовательного экскурса. Без него невозможно будет понять, как мы с помощью фармакологии управляем внутренними органами. Вернемся к нашему ацетилхолину. Давайте посмотрим на эти пять нейронов: три из них в спинном мозге и два в ганглиях. Надо сказать, что из этой пятерки четыре нейрона используют в качестве медиатора ацетилхолин. Из-за этого мы можем с полным правом назвать ацетилхолин главным медиатором периферической нервной системы. Он таковым и является. У нас из этих пяти нейронов нейроны под номерами 1,2,3,4 — ацетилхолиновые. Все нейроны, которые в спинном мозге, мотонейрон, преганглионарный симпатический, преганглионарный парасимпатический — все ацетилхолиновые. Еще постганглионарный парасимпатический. Получается, в этом синапсе выделяется ацетилхолин. Только нейрон номер пять на этой схеме не ацетилхолиновый. Он выделяет норадреналин. Это тема следующей лекции.

Теперь никотиновый и мускариновый рецепторы. В разных синапсах на этой схеме либо никотиновые, либо мускариновые. Какие где? Я уже не раз повторил, что в нервно-мышечном синапсе никотиновые рецепторы. Поэтому ставим букву «н». Эти рецепторы находятся на мембране мышечной клетки. На них влияет ацетилхолин, который вот из этого окончания аксона выделяется. Кроме того, никотиновые рецепторы работают в ганглиях. Вот этот синапс и вот этот синапс — здесь тоже ацетилхолин действует на никотиновые рецепторы. Только парасимпатический синапс на внутреннем органе использует мускариновые рецепторы. Три раза «н» и один раз «м». Что касается головного мозга, там все гораздо сложнее. Там есть и никотиновые рецепторы, и мускариновые, и все гораздо более запутанно, но интереснее.

Источник: https://www.youtube.com/watch?v=1V8gCToOzmE

Теперь можно уже перейти к разговору о конкретных синапсах. Начнем с того, что проще — с нервно-мышечного синапса: как ацетилхолин запускает сокращение мышцы, как мы может на этот процесс повлиять. Желтая клетка на этой схеме называется мотонейроном. Таких мотонейронов у нас много. Большая часть из них находится в спинном мозге. Эти мотонейроны работают с мышцами шеи, туловища, рук, ног. Часть мотонейронов находится в головном мозге. Эти мотонейроны работают с мышцами головы — мимические мышцы, глазодвигательные мышцы, мышцы языка, жевательные мышцы.

В любом случае эти нейроны используют в качестве медиатора ацетилхолин и дотягиваются до мышечных клеток. Вот как это показано на данной схеме. Вот поперечный срез спинного мозга, внутри которого мы видим более темную зону — серое вещество спинного мозга, имеющее характерную форму бабочки. Выступ серого вещества, который ближе к брюшной стороне, это передние рога серого вещества спинного мозга. В них как раз и находятся мотонейроны.

Вы видите, что аксон мотонейрона дотягивается до мышцы. Представьте себе, я шевелю пальцем. Мышца находится в основании большого пальца, а мотонейрон находится в шейной части спинного мозга. Метровой длины аксон идет по руке, нигде не прерываясь, по нему бежит потенциал действия, из окончания выделяется ацетилхолин и через никотиновые рецепторы запускает мышечное сокращение.

Что еще эта схема показывает? Как правило, аксон мотонейрона на конце ветвится. В итоге мотонейрон управляет не одной мышечной клеткой, а несколькими. Несколько мышечных клеток управляются одним мотонейроном. Совокупность мышечных клеток, которые управляются одним мотонейроном, называется двигательной единицей. Двигательные единицы в ответ на даже единственный ПД, который возник в мотонейроне, очень четко и слаженно сокращается. Примерно на 2/10 секунды каждая мышечная клетка сокращается, а потом расслабляется.

Надо сказать, что в разных наших мышцах величина двигательной единицы тоже разная. Где-то один мотонейрон управляет десятью мышечными клетками, а где-то — тысячью. Понятно, что во втором случае движения более грубые. Наши двигательные системы так организованы, что чем меньше двигательная единица, тем тоньше движение, мы способны более тонко сокращать мышцу, более точно, более плавно. В особенно важных для нашего поведения и жизни мышцах, маленькие двигательные единицы величиной от 5 до 50 мышечных клеток. Это язык, пальцы.