Удивительное исследование ученых из Рокфеллеровского университета позволило изучить глубинные механизмы мозга, которые могут стимулировать осознание и познание. Объектом исследования стали гигантские нейроны головного мозга, которые, вероятно, способны модулировать стимуляцию всей центральной нервной системы.
Одно из самых фундаментальных, низкоуровневых состояний сознания называется генерализованным возбуждением (GA). Это элементарное состояние центральной нервной системы в которое мы входим, когда просыпаемся утром, и чем выше уровни GA, тем больше чувствительность к внешним сенсорным раздражителям.
В новом исследовании основное внимание уделяется области в глубине мозга – ядром gigantocellularis (NGC), которую исследователи называют «черным ящиком» из-за того ее функция пока малопонятна. NGC так назван благодаря своей уникальной конгрегации гигантских нейронов со связями со всей нервной системой. Несмотря на то что уже было известно, что эти гигантские нейроны NGC имеют ключевое значение в механизме увеличения уровня GA, как именно это происходит, было загадкой.
Первое, что обнаружили ученые – нейроны NGC вырабатывают фермент, который продуцирует оксид азота, который расслабляет кровеносные сосуды и увеличивает оксигенацию тканей. Это единственные нейроны в мозге, которые производят этот фермент и все они расположены очень близко к кровеносным сосудам.
“Мы уверены, что если этим нейронам понадобится больше кислорода и глюкозы, они выпустят оксид азота в близлежащие кровеносные сосуды, чтобы получить его”, – говорит Дональд Пфафф, руководитель лаборатории нейробиологии и поведения в Рокфеллере.
Следующим шагом было изучение того, какие внешние стимулы заставляют NGC-нейроны производить увеличенные объемы оксида азота. Исследователи изучили на лабораторных мышах, что это происходит при изменениях в окружающей их среде. Было установлено, что при внедрении незнакомых запахов нейроны NGC вызвали повышение уровня оксида азота в мозге мышей. Это подтвердило, что нейронный механизм NGC может модулировать уровни GA.
Помимо того, что удалось получить новое представление о том, как мозг может модулировать различные уровни сознания, результаты исследования помогут пересмотреть взгляды на природу психиатрических заболеваний. Специфический ген, связанный с ферментом вызывающим выделение оксида азота, был вовлечен в механизм некоторых психических расстройств, включая биполярные и суицидальные идеи. Интересная гипотеза, поднятая исследованием заключается в том, что мутации этого гена могут ингибировать образование оксида азота и приводить к дисрегуляционному поведенческому возбуждению.