мозг и еда мозг и голод
Мозг и еда мозг и голод
Мозг и его потребности. От питания до признания
Издательство благодарит Культурно-просветительский центр «Архэ» за помощь в подготовке издания
Научный редактор Ольга Сварник, канд. психол. наук
Редактор Елена Павликова
Издатель П. Подкосов
Руководитель проекта А. Шувалова
Художественное оформление и макет Ю. Буга
Корректоры И. Астапкина, Е. Сметанникова
Компьютерная верстка М. Поташкин
© ООО «Альпина нон-фикшн», 2021
Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.
Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.
Добрый день, дорогие читатели, спасибо, что открыли эту книгу.
Данный факт сам по себе уже означает, что труд автора не пропал даром и созданный им текст вызвал как минимум любопытство.
Кстати, по ходу повествования тема любопытства станет одной из главных, ей будет посвящен особый раздел. Ведь стремление удивляться, узнавать новое – важнейшая врожденная программа, вложенная эволюцией в наш мозг – наряду с голодом и жаждой, страхом и агрессией, стремлением к размножению, заботе о потомстве, свободе и еще примерно десятком групп «биологических потребностей». Эти группы мы и будем последовательно, глава за главой, рассматривать.
Почему именно потребности? Мое глубокое убеждение состоит в том, что данная сфера работы нервной системы – основа основ психической деятельности. Потребности, постоянно сменяя друг друга, создают тот источник энергии, который подталкивает сначала ребенка, а потом и взрослого совершать что-то, шевелить руками, ногами и «извилинами» для достижения определенной цели. Параллельно возникают эмоции, обусловленные успехом либо неудачей поведения. И на фоне этих эмоций наш мозг учится, запоминая эффективные пути к удовлетворению потребностей.
Биологические потребности – основа как сиюминутных, так и долгосрочных планов каждого из нас, двигатель истории, науки, искусства. Они – фундамент экономики человечества: люди продают и покупают еду, безопасность, новизну, стремление быть лучше других, понравиться партнеру.
Группы безусловных рефлексов, о которых в начале ХХ века писал Иван Петрович Павлов[[1] ], и то, что в психологии относят к области «бессознательного», – все это в значительной степени пересекается со сферой биологических потребностей. Каждому человеку необходимо знать хотя бы их базовый список: это позволит существовать более осознанно, четче видеть те физиологические «ловушки», которые древняя природа Homo sapiens разбросала по полю нашей жизни. И еще очень важно почувствовать, какие потребности именно для вас конкретно наиболее значимы – ведь как раз они и будут создавать тот «драйв», который позволяет достичь высот в избранной профессии, проявить и раскрыть личную одаренность.
Автор данной книги – физиолог и нейробиолог; не психолог, не медик. В связи с этим текст, который читатель держит в руках, посвящен изложению, прежде всего, общих принципов работы мозга и организации поведения. Его не следует рассматривать с точки зрения рекомендаций вести себя так или иначе в определенных жизненных ситуациях; не стоит искать описания и диагностику определенных расстройств и заболеваний, и уж тем более он не подразумевает доминирующее значение биологического в конкретном поведении конкретного человека. На то нам и даны способности мышления и сознания, чтобы сказать «нет» поведенческим программам, генерируемым чрезмерно активными по той или иной причине центрами биологических потребностей.
Мое первое серьезное знакомство с нейробиологией потребностей, мотиваций, эмоций произошло в начале 1980-х годов, когда нам, студентам кафедры высшей нервной деятельности биологического факультета МГУ, читал курс лекций академик АН СССР Павел Васильевич Симонов[[2] ]. Выдающийся ученый, мыслитель, создатель собственной научной школы, он предложил классификацию потребностей, которая актуальна и сейчас и на которую во многом опирается данная книга. А еще через десять лет я стал сотрудником кафедры физиологии человека и животных биофака МГУ. Ею на тот момент заведовал академик РАМН Игорь Петрович Ашмарин[[3] ]. Именно он привлек меня к изучению медиаторных основ потребностей, и ему я обязан интересом к поиску фармакологических «рычагов», способных влиять на соответствующие мозговые центры.
Параллельно с научной работой я как преподаватель МГУ (и не только МГУ) читаю многочисленные лекции, посвященные принципам деятельности мозга. В какой-то момент, а если точнее, осенью 2015 года темы, относящиеся к нейробиологии потребностей, удалось выделить в компактный, состоящий из 12 лекций курс. Именно этот курс и лег в основу предлагаемой вашему вниманию книги. Инициатором процесса выступило издательство «Альпина нон-фикшн» и его генеральный директор Павел Подкосов. Несколько месяцев я регулярно получал от них письма об актуальности и востребованности соответствующего научно-популярного опуса. В итоге мы достигли соглашения, и началась работа над книгой. Ситуацию облегчало то, что курс изначально был задуман как «несложный» – читаемый для студентов любых факультетов МГУ, пожелавших на него записаться. В рамках современных образовательных программ это называется «курс по выбору».
Очень важный вклад на начальной стадии процесса внесла сотрудница культурно-образовательной платформы «Архэ» Любовь Паршина, которая превратила аудиозаписи лекций в текст, набранный на компьютере и синхронизированный с иллюстрациями. Люба, огромное спасибо и всяческих удач!
Затем начались мои личные мучения. Я, конечно, прекрасно знал, что разговорный русский отличается от книжного, за последние годы отредактировав немало собственных интервью. Но интервью маленькие, а тут 12 глав суммарным объемом примерно в 500 страниц. И каждая страница – это час-два, а то и больше редактуры, правки, проверки ссылок на научные статьи. Так что в этом месте я выражаю огромную признательность родным и близким, которые терпели мое просиживание за компьютером ночами, в выходные, во время коротких отпусков.
Когда же текст был вчерне готов, в дело вступила Елена Павликова, опытнейший редактор и нейробиолог по образованию, выпускница СПбГУ, мой давний друг. Она серьезно поработала не только с языком, но и структурой книги, свежим взглядом обозрев то, что мне порой казалось банальным (а нужно бы пояснить!), доступным для понимания без дополнительных комментариев (а нужно бы расшифровать!), относящимся к тексту той или иной главы («Давай уберем этот абзац, оставим его для следующей книги, здесь данная тема нарушает логику повествования»). Лена, миллион спасибо, прекрасно, что ты согласилась участвовать в этом проекте.
Лекция Вячеслава Дубынина: «Мозг и еда, мозг и голод»
Можно какое-то описание к видео? А то «просто о сложном» 2 часа 8 минут и вообще не понятно о чем там. Хотя я сам нашел:
О курсе лекций «Мозг и потребности»:
В рамках курса с позиций современной физиологии мозга рассматривается область биологических потребностей человека и животных. Отдельные лекции будут посвящены: голоду и жажде (центры пищевой и питьевой потребностей; контроль аппетита и контроль веса; пища, как источник положительных эмоций и т.д.); исследовательской потребности (от рефлексов до творческих процессов и юмора; роль поискового поведения; нейронные сети, связанные с новизной и т.д.); потребности в безопасности (центры страха и тревожности; механизмы стресса; «выученные» страхи; чем полезен страх, как его контролировать и т.д.); родительской потребности (программы, определяющие взаимодействие матери и ребенка; роль гормонов; послеродовая депрессия, аутизм и т.д.); потребности в размножении (мозг, либидо и управление половым актом; физиологические факторы формирования любви, привязанности, верности и т.д.); потребности в подражании (зеркальные нейроны: подражание и обучение движениям; подражание эмоциям, сопереживание, альтруизм и т.д.); агрессии (причины и мозговые центры агрессии; агрессия и защита территории; агрессия и размножение; агрессия и определяющие ее гены, гормоны и т.д.); стремлению лидировать (установление иерархии в разных типах сообществ, ее биологический смысл; ритуализация отношений вожака и подчиненных и др.). Параллельно будет вестись разговор о различных медиаторах — химических веществах, определяющих выраженность наиболее основополагающих потребностей и связанных с ними эмоций, а также общих принципах функционирования нервной системы, всего организма человека, эволюции поведения и многом другом.
Тема первой лекции: «Мозг и еда, мозг и голод».
Разговор о потребностях человека мы начнем с голода. Зачем и что мы едим? Какие функции выполняет пища в нашем организме? Что такое «незаменимые компоненты питания»? Как наш мозг узнает, что мы голодны? Какие сенсорные сигналы и какие гормоны влияют на пищевую потребность и аппетит? Где находятся центры голода и пищевого насыщения, и что происходит при их повреждении? Почему некоторые люди набирают вес в сотни килограммов? Как связаны пища и эмоции, пища и депрессия, пища и употребление психоактивных веществ? Что придумали диетологи для борьбы с перееданием, и как маркетологи пытаются заставить нас есть больше? Почему поэты пишут стихи о еде, а художники ее рисуют? Вот краткий круг вопросов, который будет рассматриваться в первой лекции цикла «Мозг и потребности».
Психологический голод: как мозг заставляет нас есть
Анна Веселко
Майкл Грациано, нейробиолог, профессор в Принстонском университете и автор книги «Наука сознания. Современная теория субъективного опыта», считает, что проблема набора лишнего веса и желание «съесть что-нибудь еще» скрывается не в пустом желудке и не настолько сильно связано с уровнем сахара в крови, как мы привыкли думать. Оно в нашей голове, в нашем уме, и именно там мы должны искать выход из проблемы переедания. Публикуем сокращенный перевод и адаптацию статьи ученого в журнале Aeon, в которой он разбирает феномен «голодного настроения».
Голод — это одно из мотивированных состояний ума, и психологи изучают эти состояния не менее века. Мы все чувствуем голод перед обедом и насыщение после банкета, но эти моменты — лишь верхушка айсберга. Голод — это процесс, который с нами всегда, он проходит в фоновом режиме и лишь изредка пробуждается в сознании. Голод больше похож на настроение. Когда он медленно нарастает или отступает, даже когда он находится вне сознания, он меняет и влияет на наши решения, искажает наши приоритеты и эмоциональные вложения в долгосрочные цели. Он даже меняет наше сенсорное восприятие, и часто довольно сильно.
Более того, искажаться может даже память. Предположим, вы ведете журнал всего, что едите. Заслуживает ли он доверия? Вполне возможно, что вы не только сильно недооценили размер своих обедов, но и почти наверняка забыли их записать. В зависимости от размера вашего голода вы можете съесть три куска хлеба, а после обеда вполне искренне вспомнить только один. Не зря большая часть калорий, потребляемых людьми, поступает через перекусы между основными приемами пищи, но когда вы спрашиваете об этом людей, они отрицают влияние перекусов. И удивляются, узнав, сколько они съедают во время них на самом деле.
«Голодное настроение» трудно контролировать, потому что оно действует вне сознания. Возможно, именно поэтому ожирение является такой трудноразрешимой проблемой
Учитывая все эти данные, нейронные цепи постепенно обучаются нашим диетическим привычкам. Вот почему мы испытываем чувство голода в определенное время дня — не пустого желудка, а сложного нейронного процессора, который предвидит потребность в дополнительном питании в этот отрезок времени. Если вы пропустите прием пищи, сначала вы почувствуете острый голод, но затем вы снова ощутите себя менее голодным по мере того, как пройдет привычное время приема пищи. Вот почему мы насыщаемся в конце трапезы опять же не сытости. И если это ваш единственный сигнал, значит, вы сильно переедаете. Как бы парадоксально это ни звучало, существует здоровый разрыв между ощущением сытости и физиологически сытым желудком.
Я не отрицаю физику. Если вы будете потреблять меньше калорий, вы похудеете, но если вы явно попытаетесь сократить их количество, вы, скорее всего, сделаете прямо противоположное
Источник: Amy Shamblen / unsplash.com
Однако когнитивный контроль гораздо более тонкий, сложный и ограниченный по своим возможностям, чем обычное понятие силы воли. Более того, оно ложно и вредно для психического здоровья. Что делает понятие силы воли? Противопоставляет долгосрочное вознаграждение краткосрочному, и вы рано или поздно сходите с пути. Каждый раз, когда вы падаете, вы наносите больше повреждений, чем можете отменить, и поэтому не можете понять, насколько сильно вы саботируете свои собственные усилия.
К чему это приводит? К тому, что в итоге вы находите себя полностью деморализованным и впадаете в депрессию. Вы можете делать все, что захотите, но не можете справиться с потерей веса и попадаете в катастрофическую спираль. Ведь если вы все равно собираетесь быть несчастным, вы можете себя побаловать. Еда, по крайней мере, смягчает страдания. Вы впадаете в привычку есть, начинаете заниматься самолечением едой, формируете зависимость и теряете всю мотивацию. Вы попадаете в самую глубокую часть психологического болота, где ваши шансы на выздоровление невелики. […]
Большинство врачей, тренеров и медицинских работников думают о весе с точки зрения химии — калории на входе против калорий на выходе. Ешьте меньше, больше тренируйтесь. Одни школы мысли утверждают, что все калории эквивалентны, другие — что калории из жиров особенно вредны или что калорий из углеводов следует особенно избегать. Но все эти подходы сосредоточены на том, как калории перевариваются и распределяются в организме, они игнорируют психологию. Большинство исследований рассматривают психологию голода как неудобство. […]
Однако эпидемия ожирения — это не проблема калорий или силы воли, это проблема отравления нормальной регуляторной системы
У нас есть сложная и прекрасно откалиброванная система, которая развивалась в течение миллионов лет, чтобы хорошо выполнять свою работу. Она должна работать в фоновом режиме без сознательных усилий, но для более двух третей из нас это не так. Что же такое мы делаем сами с собой, что нарушаем систему голода и сытости?
Три вредные привычки постоянно усиливали мой голод: я называю их диетой со сверхвысоким содержанием смертельных углеводов, увлечением низким содержанием жиров и ловушкой подсчета калорий
Диета со сверхвысоким содержанием смертельных углеводов стала нормой. Утром мы встаем и едим бутерброд, кашу или напичканные углеводами хлопья. Затем идем на обед. Предположим, у меня нет здоровых привычек и я ем фастфуд, обед из «Макдоналдса». Мы думаем о нем как о жирной пище, но, помимо жира, в бургере есть булочка, а кетчуп — это сахарная паста. […] Может быть, вы чувствуете моральное превосходство и предпочитаете «здоровый» обед — сэндвич, в основном состоящий из хлеба.
Полдник — это сладкое кофе и печенье или батончик мюсли, в котором тоже одни углеводы. Может быть, вы едите банан, но это не сильно меняет ситуацию. Ужин? Наполнен картофелем, макаронами, рисом и хлебом. Мы думаем, что едим морепродукты, когда заказываем суши, но в основном это рис. Может быть, вы выберете хороший полезный суп — в нем есть лапша или картофель. И каждый прием пищи сопровождается газировкой, соком, холодным чаем или другим подслащенным напитком. Потом десерт. Затем перекус перед сном. В общем, вы поняли.
Люди, предпочитающие диету с низким содержанием углеводов, могут быть правы по неправильным причинам. […] Согласно этой теории питания, если вы откажетесь от достаточного количества углеводов, ваше тело переключится с использования глюкозы на использование кетонов в качестве основной молекулы, переносящей энергию в крови. Используя кетоны, организм начнет потреблять собственные жировые запасы. Более того, снижая уровень сахара в крови, вы снижаете уровень инсулина, основного гормона, который способствует отложению жира в организме. Меньше углеводов — меньше жира. […]
Источник: Amy Shamblen / unsplash.com
В конце всех моих самонаблюдений и медитаций пришло время проверить теорию. Я попробовал простую формулу. Во-первых, выбрал умеренно низкоуглеводную диету — сократил потребление углеводов примерно на 90% и при этом даже близко не подошел к низкоуглеводной диете. […] Во-вторых, добавил чуть больше жира. […] В-третьих, позволил себе есть столько, сколько захочу, в каждый прием пищи. Последнее было самым трудным: когда вы хотите похудеть, трудно представить себе, что нужно есть больше. Мне просто пришлось поверить в странный психологический парадокс: если я попытаюсь есть меньше, в итоге я буду есть больше.
Я мог бы привести список своих продуктов, но на самом деле концепция более показательна, чем детали. Моя диета не имела ничего общего со стандартными советами по здоровью и тем, как эти продукты химически влияют на мое тело. Я не думал ни о своих артериях, ни о печени, ни об инсулине. Этот подход был разработан, чтобы поговорить с моим бессознательным механизмом контроля голода, чтобы побудить его есть меньше. И это сработало: при медленном снижении веса около килограмма в неделю постепенно я избавился от накоплений двадцати лет — 22 лишних килограммов, которые ушли за несколько месяцев.
Прожорливый мозг
Чтобы голова была светлой, а чистый разум воссиял, клеткам мозга пришлось освоить разные профессии, разделив функции уже на этапе утилизации источников энергии
Автор
Редакторы
Статья на конкурс «био/мол/текст»: Мозг — признанный лидер по потреблению глюкозы среди внутренних органов. И это невзирая на свой достаточно скромный вес. Примерно четверть ежедневно поступающей в организм глюкозы используется мозгом. Каким образом нейроны мозга способны потреблять такой большой объем энергии? Является ли такая расточительность для организма эволюционно устаревшим механизмом? А может, природа давно уже подчинила энергетическую зависимость мозга, поставив ее под особый контроль? И как в итоге в клетках мозга протекают процессы энергетических превращений?
«Био/мол/текст»-2016
Эта работа заняла первое место в номинации «Своя работа» конкурса «био/мол/текст»-2016.
Спонсор номинации — Future Biotech, проект, объединяющий профессионалов и энтузиастов в области биологии и биотехнологий.
Генеральным спонсором конкурса, согласно нашему краудфандингу, стал предприниматель Константин Синюшин, за что ему огромный человеческий респект!
Спонсором приза зрительских симпатий выступила фирма «Атлас».
Распределение «богатства»
Общеизвестно, что для нормального функционирования всех органов нашего тела необходима энергия. Бόльшую часть энергии при обычном рационе человек получает путем превращения поступающих в организм углеводов в глюкозу и разложения последней до углекислого газа и воды, что сопровождается запасанием необходимой для нас энергии в виде аденозинтрифосфатов (АТФ) или других макроэнергетических соединений.
Каким же образом осуществляется распределение полученного организмом «богатства» в виде источников энергии — согласно законам социализма (равное количество для каждого) или капитализма? Оказалось, что даже в условиях нашего организма запасы энергии расходуются среди всех органов неравномерно. И здесь это распределение скорее напоминает разделение «по заслугам». Обычно мозг использует до 50% всей глюкозы, поступающей из печени в кровь, что соответствует примерно 100 граммам глюкозы в день. Не так уж мало для мозга, вес которого равен приблизительно двум процентам от массы всего тела. Установление ведущей роли мозга в потреблении энергетических запасов легло в основу теории «эгоистичного мозга» («selfish brain» theory) [1].
Такое интенсивное расходование энергии мозгом обусловлено, с одной стороны, большими затратами общей энергии клеток на генерацию трансмембранных ионных градиентов [2] и нервных импульсов, а с другой — на ведение «домашнего хозяйства»: процесса, обеспечивающего целостность и нормальное функционирование клеток мозга. Соотношение между этими двумя процессами оценивается как 2:1 [3]. Самое активное участие в энергозависимых процессах мозга принимают две группы клеток — нейроны и астроциты.
Роли предопределены
Нейроны — это высокоспециализированные клетки, способные генерировать и проводить электрические импульсы. Это — клетки-специалисты, так как функция каждого нейрона строго определена. В течение долгого времени происходит так называемый процесс обучения нейрона выполняемой им функции. Средний человеческий мозг содержит около 100 миллиардов обученных нейронов, и в среднем каждый нейрон соединяется с 1000 других нейронов. Это приводит к образованию обширных и сложных нейронных сетей, которые служат основой для обработки и передачи мозгом информации. Ввиду сложных интегративных взаимодействий каждого нейрона замена этих клеток в нейронных сетях с сохранением целостности выполняемой ими функции почти (если не совсем) невозможна.
Астроциты — это специализированные глиальные клетки, чья функция заключается главным образом в обеспечении нейронов энергетическими ресурсами и в борьбе с активными формами кислорода (АФК) и азота [4]. При этом количество астроцитов в мозге в несколько раз превышает количество нейронов, и в результате получается, что каждый нейрон включен в целый ансамбль астроцитарных клеток.
Довольно разные функции нейронов и астроцитов определяют и разные пути использования энергетических ресурсов этими клетками. Глюкозо-6-фосфат, образующийся из глюкозы, нейронами по большей части направляется в цепь метаболических превращений пентозофосфатного пути (ПФП), а в астроцитах вовлекается в цепь гликолитических реакций [5]. И это принципиальное различие нейронов и астроцитов. Дело в том, что в пентозофосфатном пути образуются предшественники для синтеза нуклеотидов ДНК и РНК [6], а также восстановительные эквиваленты, необходимые нейрону для регенерации белка антиоксидантной защиты мозга — глутатиона. В ходе же гликолиза образуется большое количество энергии, которая используется в разных биосинтетических процессах как «универсальная валюта». Подобная свобода для возможных метаболических реакций в астроцитах и относительная консервативность путей в нейронах связаны с функциональным состоянием клеток. Нейроны генерируют потенциалы действия, проводят возбуждение, интегрируют информацию с разных рецепторов. Это довольно сложно устроенные клетки. И как любые клетки нашего мозга, они подвержены нарушениям в структуре ДНК и влиянию процессов окисления. Вновь напомним, что каждый нейрон оказывается еще и незаменимым. Вот и приходится нейронам всячески продлевать себе «молодость», то есть поддерживать себя в функционально активном состоянии. ПФП в этом смысле — путь, который обеспечивает возможность репарации поврежденных участков ДНК и функционирования в нейронах механизма борьбы с активными формами кислорода.
Задача астроцитов — это создание условий для нормальной активности нейронов (рис. 1). Ради этого астроциты готовы и энергией нейроны обеспечить в большом количестве, и защиту от окислительного стресса организовать. Единого пути для решения поставленных задач пока не сложилось. Поэтому приходится астроцитам сжигать всю глюкозу в гликолитической «печи», а уже потом использовать запасенную энергию для оплаты разных метаболических активностей. Такая последовательность реакций, например, обеспечивает синтез в астроцитах широкого спектра ферментов антиоксидантной защиты, включая оксидоредуктазу, глутаматцистеинлигазу, глутатионпероксидазу, глутатионредуктазу, глутатионтрансферазу, а также глутатион и витамин Е. Еще один важный исход протекания гликолиза в астроцитах — образование из глюкозы молочной кислоты (лактата), которая способна перемещаться во внеклеточное пространство. Что же в этом особенного? Дело в том, что лактат, оказавшись в нейронах, может сначала восстанавливаться до пирувата, а затем через цепь реакций цикла трикарбоновых кислот (ЦТК) и при помощи митохондриальной цепи образовывать целый «фейерверк» молекул АТФ. Благодаря такой сложно устроенной машинерии метаболических превращений, в итоге в нейронах образуется 38 молекул АТФ — против двух молекул АТФ, которые в ходе гликолиза образуются в астроцитах. Получается своеобразный аттракцион энергетической щедрости со стороны астроцитов. Строго говоря, астроциты и не нуждаются в таком количестве энергии, которую отдают нейронам. А вот нейронам такое энергетическое обеспечение оказывается крайне необходимым, потому как генерация импульсной активности и тонкая регуляция рецепторов и ионных каналов в мембране являются «дорогими» процессами и требуют высоких энергетических затрат.
Строгий контроль
Для точной настройки скорости гликолиза (высокой в астроцитах и относительно низкой — в нейронах) во всех клетках мозга работает регуляторный фермент 6-фосфофрукто-2-киназа/фруктозо-2,6-бисфосфатаза (PFKFB) [7]. Высокий уровень ферментативной активности PFKFB в астроцитах способствует высокой скорости в них гликолитических реакций. Однако что произойдет, если нейроны снизят скорость основного ПФП и, подобно астроцитам, наладят процессы гликолиза? Экспериментально показано: за этим последует катастрофа — гибель нейронов. Дело в том, что такое усиление гликолиза в нейронах ведет к сокращению образования фермента антиоксидантной системы — глутатиона (между прочим, единственного пептидного вещества, образующегося непосредственно в нейронах и спасающего их от окислительного стресса), усилению окислительного стресса и наконец к апоптотической гибели клетки. Таким образом, разделение энергетических путей оказывается процессом, строго приспособленным к повышению выхода энергии мозгом и одновременно очень консервативным с точки зрения возможности реализации в разных типах клеток.
Опасный «голод» мозга
Согласно наиболее популярной сейчас точке зрения, именно в изменении энергетического состояния мозга лежит причина (по крайней мере, одна из главных причин) судорожных состояний и гибели клеток в структурах мозга [8]. В результате снижения энергообеспечения клеток мозга из-за травм, ишемии или опухоли под ударом оказываются в первую очередь системы регуляции тормозных процессов в нервной ткани. Как ни странно, именно тормозные процессы требуют от нейронов мобилизации энергетических затрат. Недостаток энергии приводит к неспособности клеток затормозить возбуждение и к постепенному распространению возбуждающей волны во все области мозга. Неконтролируемая постоянная активация клеток вызывает еще большее истощение их энергетических запасов и приводит к окислительному стрессу. В результате падения активности антиоксидантной защиты ниже критического уровня происходят необратимые изменения в клетках. Формируется замкнутая цепь губительных событий: судорожная активность вследствие развившегося дефицита энергии в одних структурах мозга вызывает новые эпизоды приступов. И получается, что, однажды начавшись, судороги постоянно порождают новые судороги.
В исследованиях механизмов развития эпилептической активности было установлено, что судорожные приступы развиваются в первую очередь при наследственных заболеваниях, нарушающих нормальный метаболизм энергии в мозге [9]. Причем резкое снижение главного источника энергии — глюкозы — даже у людей, не страдающих эпилепсией, приводит к тяжелым судорожным припадкам [10]. Аналогичный эффект наблюдается у людей, страдающих эпилепсией, после сна, когда концентрация глюкозы в крови резко падает из-за длительного перерыва в поступлении пищи, то есть примерно восьмичасового голода [11].
Разделяй и «процветай»
Экономистами со времен А. Смита и А. Вебера было подмечено, что прогресс в развитии производительной силы от труда, искусства, умения или сообразительности — следствие разделения труда. Разделение труда в этом смысле является важнейшим и непременным условием прогрессивного развития экономики любого государства, любого общества. Этот принцип разделения «трудовых» обязанностей в полной мере можно отнести и к работе сложных биологических систем.
Эволюционно так сложилось, что принцип разделения функций клеток позволил «прокачать» каждую отдельную способность организма. Увеличивающаяся сложность и специализация функций в конце концов привели к потребности в их координировании и, как следствие, увеличению нагрузки на мозг. В результате нейроны полностью отказались от ведения «домашнего хозяйства» и увеличили объем полезной работы. А так как без домашней жизни и надежного тыла работать хорошо и долго не получается, постоянные хлопоты о состоянии нейронов перешли к астроцитам. Закрепление функций клеток произошло уже на уровне источников энергии. Отсутствие конкуренции за источники питания позволило астроцитам и нейронам сконцентрироваться на выполняемых ими функциях. В итоге получилось так здорово, что энергетических запасов стало хватать не только на координацию функций тела, обеспечивающих выживание, но и на «халтурку» в виде сознательной деятельности, сильно продвинувшей животных в эффективности их труда.