Біологія
Біологія

Складна синхронізація нейронів забезпечила скорочення кишківника

Дослідження австралійських вчених розкрило нейрональний механізм скорочення товстого кишечника, який сприяє пересуванню через нього його вмісту. Експерименти з мишачим кишківником вказують, що в основі лежить складна скоординована робота тисяч збудливих та гальмівних нейронів, які активуються одночасно. Детально механізм роботи ентеральної нервової системи науковці описали в статті журналу Communications Biology.

Мікроскопічне зображення товстої кишки людини / Depositphotos

Мікроскопічне зображення товстої кишки людини / Depositphotos

Що це за нервова система?

У хребетних тварин, і в людини зокрема, багато порожнистих органів мають шар клітин гладенької мускулатури, які здатні ритмічно скорочуватися та проштовхувати через себе рідину в певному напрямку. Наприклад, такими є лімфатичні судини та деякі кровоносні, сечоводи та частини шлунково-кишкового тракту. Останній унікальний серед усіх подібних органів, оскільки він володіє власною нервовою системою, названою ентеральною. Це ціла складна мережа із різних типів нейронів, здатна працювати автономно, за що її інколи називають «другим мозком». На важливість ентеральної нервової системи вказують і досліди на тваринах. Так, тварини, у яких відсутні великі сегменти ентеральної нервової системи, гинуть ще при народженні або невдовзі після нього через неналежне проходження вмісту кишківника. Попри це, наука все ще не знає достеменно, яким чином «другий мозок» здійснює часову та просторову взаємодію численних нейронів та інших клітин, щоб забезпечити просування вмісту кишечника. Дослідженням цього питання зайнялися вчені Університету Фліндерса.

Як вивчали «другий мозок»?

Дослідники застосували сучасний комбінований підхід до вивчення ентеральної нервової системи. Для цього вони добули товстий кишківник із попередньо евтаназованих мишей та за допомогою відеокамери із високою роздільною здатністю зафільмували його скорочення під час проштовхування крізь себе рідини. Паралельно науковці реєстрували електричну активність органа. Завдяки цьому вони могли простежити за тим, як нейрони приводять у рух гладкі м'язи мишачого кишківника.

Що дізналися із дослідів?

Велика кількість проміжних нейронів координовано та повторювано спалахують, щоб спонукати ініціювати скорочення кишківника. Що цікаво, і при ініціації хвиль перистальтики, і при скороченнях, що не поширюються органом, активувалася одна й та ж мережа нейронів. При цьому нейрони, які відповідають за збудження та ті, що відповідають за пригнічення, координовано активувалися не тільки в передньому, а й у задньому кінці кишківника, ще до того, як хвиля скорочення дісталася туди. Автори зазначають, що під час активації збудливих нейронів, які призводять до скорочення певного сегменту кишківника, у віддалених від нього відділах органу гальмівні нейрони відтерміновують скорочення гладких м'язів, що забезпечує здійснення проштовхувальних рухів.

Вчені зазначають, що механізм, який забезпечує рух вмісту кишківника, виявився складнішим за подібний механізм в інших порожнистих органах. Ентеральна нервова система має великі скупчення нейронів, що здатні до самостійної скоординованої активності на значній протяжності товстого кишечника, подібно до того, як здійснюють свою роботу нейронні мережі головного та спинного мозку.