Pavlov în intestin JEM - Journal of Nutritional Medicine
Ați intitulat o publicație actuală „Cât de inteligent este intestinul?”. Cât de inteligent este cu adevărat intestinul?
Faptul că intestinul este destul de inteligent este demonstrat de faptul că este singurul organ din afara corpului care este pe deplin funcțional. Timp de cel puțin câteva zile mișcă conținutul în direcția corectă, la viteza adecvată și reacționează la stimuli și își arată propriile reflexe.
Dar dacă sistemul nervos enteral a fost numit pe bună dreptate „creier abdominal” sau „al doilea creier”, acesta ar trebui să fie capabil să îndeplinească și funcții ale cerebrului, cum ar fi învățarea, memoria sau uitarea. În mod surprinzător, această întrebare nu a fost încă investigată în mod sistematic, așa că Paul Enck, Thomas Frieling și cu mine am analizat numeroase studii în acest sens. Într-adevăr, există o mulțime de dovezi că sistemul nervos enteral este capabil să învețe și că acesta poate fi condiționat. Aceeași bază moleculară poate fi găsită în sistemul nervos enteral ca în sistemul nervos central sau în „creierul capului”. Desigur, moleculele identice nu trebuie să aibă același sens funcțional. Dar este logic și am ajuns la concluzia că intestinul este de fapt „inteligent” și capabil de servicii similare sistemului nervos central.
Procesele de învățare au loc de fapt în creierul abdominal, așa cum se întâmplă și în creierul capului?
În general, da. Experimentele clasice pe baza moleculară a învățării au fost efectuate de Eric Kandel pe melcul de mare Aplysia, care i-a adus apoi Premiul Nobel. În Aplysia există un reflex de resetare branhială care devine din ce în ce mai slab atunci când cineva atinge în mod repetat o celulă senzorială. În schimb, Kandel a reușit să realizeze sensibilizarea prin stimularea altor celule nervoase, adică o reacție intensificată, adică un reflex de resetare a branhiei mai puternic. Obisnuința și sensibilizarea sunt bazele esențiale pentru învățare, prin care este doar o chestiune de comportament al celulelor nervoase. Nu are nimic de-a face cu cât timp se păstrează ceea ce înveți.
În orice caz, neurogastroenterologul Terry Smith a observat un comportament analog în intestinele izolate ale cobailor - declanșat de expansiunea peretelui și contactul cu membrana mucoasă. Deci creierul abdominal a învățat. Peter Holzer a reușit, de asemenea, să arate că stimulii de întărire, de exemplu prin repetări la intervale mai scurte, pot avea un efect de sensibilizare atât de puternic încât efectele drogurilor sunt mascate. Desigur, este vorba despre învățarea implicită de care nu suntem conștienți. Dar învățarea implicită se întâmplă întotdeauna și în creier.
Poate creierul abdominal să stocheze, de asemenea, amintiri precum creierul capului?
Proxy-ul pentru memorie este potențarea pe termen lung. Este baza pentru stocarea informațiilor și, în esență, este și condiția prealabilă pentru învățarea „reală”. Procesele moleculare implicate nu sunt comparabile doar în creier și creierul abdominal, ci în întreaga biologie până la Aplysia.
Corelația clinică a unui efect de învățare pe termen lung a sistemului nervos enteral - în principiu, o performanță de memorie precum cea din creierul capului - poate fi, de exemplu, excitabilitatea crescută a nervilor intestinali mult timp după o infecție sau inflamația chimică toxică a scăzut.
Abia recent s-a arătat că consecințele stresului asupra intestinului nu durează atât timp cât reacția de stres în sine, așa cum sa presupus anterior. După cum s-au demonstrat testele cu șoareci, tulburările tipice de motilitate ale intestinului legate de stres rămân și în afara corpului Placă Petri de exemplu - primită. Asta înseamnă nimic mai puțin decât faptul că creierul abdominal a stocat această experiență. Testele cu șobolani au arătat, de asemenea, că sensibilizarea sistemului nervos enteral legată de stres poate fi chiar moștenită prin fenomene epigenetice.
Dar condiționarea clasică, reflexele Pavlov?
Învățarea prin asociere, așa cum a arătat Pavlov cu câinii săi, este de asemenea posibilă la nivel intestinal. Se crede că simptomele gastro-intestinale pot rezulta dintr-o astfel de condiționare. Un exemplu dramatic ar fi greața datorată mirosului și gustului alimentelor în asociere cu chimioterapia pentru greață. Mai mult, uneori se poate observa la pacienții cu intestin iritabil că sunetul ceasului cu alarmă, care anunță cerințele vieții de zi cu zi, declanșează crampe.
Condiționarea instrumentală - adică învățarea prin recompensă și pedeapsă - ar fi de asemenea concepută la nivel intestinal, dar nu a fost încă dovedită.
Există alte manifestări ale acestor procese neuronale în sistemul nervos enteral la nivelul bunăstării fizice?
Este evident că unele boli funcționale, pentru care nu s-au găsit încă cauze organice, sunt „tulburări de învățare” în creierul abdominal. Un exemplu în acest sens ar fi sindromul intestinului iritabil. Echipamentul identic al sistemului nervos central și enteral cu celule nervoase, neuropeptide și neurotransmițători explică, de asemenea, efectele secundare gastrointestinale ale celor mai multe medicamente cu acțiune centrală.
Cum se vede dezvoltarea sistemului nervos central și enteral al oamenilor în termeni evolutivi?
Pe de o parte, sistemul nervos enteric ar fi putut apărea prin tragerea unor părți ale sistemului limbic în intestine. Asta l-ar face un satelit al sistemului limbic. Cealaltă posibilitate este că creierul este de fapt un sistem nervos enteric encefalic. Acest lucru ar fi mai logic din punct de vedere evolutiv. Această ipoteză este susținută, de exemplu, de polipul de apă dulce Hydra, care a devenit faimos, printre altele, deoarece este practic nemuritor datorită capacității sale de regenerare. Acest animal mic are un sistem nervos enteric, dar nu are atașamente la ganglionii centrali sau la creier. Pentru mine, acesta este un indiciu puternic că creierul a evoluat din sistemul nervos enteric sau din nervii asociați intestinului. Avem un centru cardiovascular în creier, un centru de respirație, axe de stres care provin din creier etc. - dar nu avem o regiune specializată pentru controlul activității intestinale. Poate că la un moment dat au existat animale pentru care a fost diferit, dar bănuiesc că nu.
Axa intestin-creier este, de asemenea, foarte populară ca subiect de cercetare și subiect de conversație.
Conexiunile dintre microbiota, axa intestin-creier și influența asociată asupra emoției și comportamentului sunt discutate în prezent intens. Dar există o mulțime de dovezi anecdotice. Există, de fapt, lacune considerabile în concept. Poate că cel mai mare decalaj se află între procesele din lumenul intestinal și axa intestin-creier în sine. Ați avea nevoie de un intermediar aici.
În primul rând, ar putea fi sânge, al cărui rol a fost recent împins în fundal în acest context. Tot ceea ce intră în fluxul sanguin - și este suficient absorbit în intestin - poate, cu condiția să traverseze bariera hematoencefalică, să aibă un impact asupra funcțiilor creierului. Luați hormoni, de exemplu.
Pe de altă parte, pot exista conexiuni neuronale, care sunt de obicei echivalate cu axa intestin-creier. Desigur, unii nervi trec de la intestin la creier. Dar acestea sunt relativ puține, iar sfârșiturile acestor nervi sunt relativ departe de epiteliu. Și informațiile din intestin ajung să fie difuze undeva. În orice caz, există încă o nevoie considerabilă de cercetare aici.
Vă mulțumesc foarte mult pentru interviu.
Sistemul nervos central și enteral sau capul și creierul abdominal sunt comparabile din punct de vedere structural și funcțional, comunică între ele și reacționează unul cu celălalt. Sistemul nervos enteral este în mare măsură independent de controlul de către sistemul nervos central. În consecință, schimbul de date este în jur de 90% aferent. Doar atunci când funcțiile digestive trebuie coordonate cu comportamentul întregului organism, cum ar fi în cazul stresului, creierul se face remarcabil ca o autoritate de nivel superior. Dacă sistemul nervos esențial enteral conține acum aceleași celule nervoase și neurotransmițători ca și sistemul nervos central, este capabil și el de funcțiile cerebrului? De exemplu, învățarea? Reamintim? Uitat? Aceste procese nu necesită neapărat conștientizare.