Ученые выяснили, как кишечник влияет на память о расположении объектов

Исследование Университета Южной Калифорнии показало у крыс механизм, связывающий поступление питательных веществ с формированием пространственной памяти. Работа опубликована в журнале Nature Communications. Ученые обнаружили, что сигналы из пищеварительного тракта через блуждающий нерв запускают в гиппокампе выброс ацетилхолина — вещества, участвующего в работе памяти.

Гиппокамп помогает мозгу ориентироваться в пространстве и формировать воспоминания о событиях и местах. Исследователи предположили, что сигналы о поступившей пище могут влиять на эту систему.

Сигнал проходит через мозг

Сначала ученые ввели крысам холецистокинин — гормон, который выделяется кишечником во время пищеварения и участвует в появлении чувства сытости. После этого в гиппокампе резко увеличивался уровень ацетилхолина.

Чтобы выяснить, как сигнал доходит до этой области, исследователи воздействовали на клетки медиальной перегородки. Этот участок мозга соединяет различные нервные структуры с гиппокампом и участвует в передаче сигналов, связанных с памятью.

После разрушения этих клеток выброс ацетилхолина в ответ на кишечный гормон исчез. Это показало, что медиальная перегородка необходима для передачи сигнала к гиппокампу.

Затем ученые наблюдали за крысами во время обычного приема пищи. С помощью имплантированных оптоволоконных датчиков они в реальном времени измеряли изменения уровня ацетилхолина. Во время еды его концентрация резко возрастала и оставалась повышенной некоторое время после окончания приема пищи.

Мозг реагировал именно на питательные вещества

Исследователи отдельно проверили, что именно запускает реакцию. Крысам давали сахарный раствор, жидкий жир или искусственные подсластители без калорий.

Всплеск ацетилхолина возникал только после употребления калорийных растворов. Значит, одной сладости или самого процесса глотания недостаточно — нервная система реагирует на поступление настоящих питательных веществ.

Роль блуждающего нерва проверили отдельно. После его хирургического перерезания сигналы от кишечника переставали вызывать обычный выброс ацетилхолина в гиппокампе. В мозговой ткани также снизилось количество белков, необходимых для высвобождения этого нейромедиатора.

Нездоровая пища нарушила систему

В следующем эксперименте молодых крыс в течение 30 дней кормили рационом с большим количеством жира и сахара, включая картофельные чипсы и шоколад. После возвращения на обычную диету нормальный всплеск ацетилхолина во время еды у животных не восстановился.

Такие крысы также хуже реагировали на гормон сытости и в целом потребляли больше пищи.

Наконец, ученые проверили пространственную память. Голодным крысам предлагали найти скрытый туннель с пищей в круговом лабиринте. После того как животные запоминали его расположение, еду убирали.

Здоровые крысы чаще выбирали правильное место, причем датчики фиксировали всплеск ацетилхолина именно во время его повторного исследования. Здоровые крысы чаще выбирали правильное место, причем датчики фиксировали всплеск ацетилхолина именно во время его повторного исследования. Крысы с поврежденным блуждающим нервом, нарушенной работой медиальной перегородки и животные, которых кормили жирной и сладкой пищей, хуже запоминали расположение туннеля и чаще выбирали неправильное место.

Таким образом, повреждение связи между кишечником и мозгом, а также длительное питание жирной и сладкой пищей ухудшали способность крыс запоминать расположение нужного места.

Для людей значение этого механизма пока остается открытым, но он может объяснить, как питание влияет не только на чувство голода, но и на работу памяти. Ученые считают, что связь стоит изучить в контексте нарушений памяти и метаболических заболеваний.