Как сердце влияет на мозг и регулирует разум?

Человеческий мозг постоянно получает сигналы от тела и окружающей среды. Процесс идентификации сигналов тела, таких как «я голоден», «у меня болит колено», называется интероцептивным, а сигналы извне – экстероцептивными. В большинстве случаев люди не осознают внутренние телесные процессы, такие как сердцебиение, но могут влиять на восприятие, познание и эмоции. Сосредоточимся на интероцепции, так как тема касается сердца. Интероцепция представляет собой восходящую, а не обычную нисходящую сигнальную систему, столь популярную в традиционной нейробиологии.

Сердечная деятельность может быть разделена на две фазы: систолу, когда сердечная мышца сокращается и перекачивает кровь в тело, за которой следует диастола, когда сердце расслабляется и наполняется кровью. Как становится понятно, сердце и сердечные циклы играют удивительную роль в формировании восприятия и познания.

Сознательное восприятие и сердечный цикл

Начиная с 1930-х годов ученые обнаружили, что систола ослабляет боль и обуздывает рефлексы испуга. Дальнейшая работа проследила эффект до того факта, что во время систолы датчики давления посылают сигналы об активности сердца в тормозные области мозга.

Ученые из Института когнитивных исследований человека и мозга им. Макса Планка выявили два различных способа, как сердцебиение модулирует сознательное восприятие. Когда испытуемым подавали на палец едва заметный электрический ток, они с большей вероятностью воспринимали его во время диастолы и пропускали во время систолы. Похоже, что модуляции, связанные с сердцебиением, связаны с интероцептивным вниманием.

В другом эксперименте стимулы обнаруживались и правильно локализовались реже, во время систолы, что связано со сдвигом перцептивной чувствительности.

В нескольких исследованиях сообщалось, что синхронизация сердечного цикла, то есть систолы и диастолы, влияет на восприятие зрительных или слуховых стимулов. Чаще всего сообщалось, что они выше во время диастолы, чем в систолу. Результаты, вероятно, связаны со спонтанными сдвигами между интероцепцией и экстероцепцией, инициируемыми сердцем.

Эмоции, память и сердечный цикл

Сара Гарфинкель, нейробиолог из Медицинской школы Брайтона и Сассекса, исследует взаимодействия между сердцем и мозгом, лежащие в основе регуляции реакций страха. Ее исследования показали, что испуганные лица обнаруживаются легче и оцениваются как наиболее интенсивные в систолу, чем в диастолу. Соответственно, реакции миндалевидного тела были сильнее на испуганные лица, представленные в систолу, по сравнению с диастолой. Новые открытия подчеркивают основной канал, помогающий кратковременным интероцептивным колебаниям улучшать восприятие и познание, особенно связанные с обработкой страха и угрозы.

Алехандро Гальвез-Пол из Института неврологии UCL и его группа изучали корреляцию между движениями глаз и сигналами сердцебиения, в то время как участники свободно сравнивали различия между двумя визуальными аранжировками. Они обнаружили, что во время систолы происходит больше движений глаз, что считается периодом максимального влияния активности барорецепторов на познание. И наоборот, больше фиксаций было обнаружено во время диастолы, когда барорецепторы находились в состоянии покоя. Наконец, больше морганий возникало в поздний период сердечного цикла. Необходимо провести дальнейшие исследования, чтобы связать движения глаз с познанием и ощущаемыми эмоциями.

Самость и сердце

Исследователи в Париже недавно сосредоточились на «потенциалах, вызванных сердцебиением» (HEP), представляющих собой электрические сигналы, генерируемые мозгом всякий раз, когда сердце бьется.

Команда призвала участников позволить собственному разуму свободно блуждать, одновременно контролируя HEP. Время от времени участникам показывали визуальную подсказку и сообщали, думали ли они о себе в данный момент, и если да, то сколько. Исследователи обнаружили, когда у участника была активная мысль от первого лица («Мне нужно в туалет»), то коррелировалось с большей интенсивностью нейронных реакций на сердцебиение в части коры головного мозга, известной как вентральное предклинье, в то время, когда участник мысли о себе («Я голоден») приводят к наиболее интенсивным нейронным реакциям на сердцебиение в вентромедиальной префронтальной коре. Ученые сказали: «Результаты экспериментов напрямую подтверждают теории, укореняющие самость в нейронном мониторинге внутренних органов».

Сердечно-сосудистые заболевания и деменция

Некоторые формы сосудистой деменции могут возникать за годы до развития атеросклероза в головном мозге. Исследование Университета Шеффилда показало, что болезни сердца вызывают нарушение ключевой функции мозга, связывающей мозговую деятельность и кровоток, что означает – мозг получает меньше крови при аналогичной активности.

Доктор Осман Шабир, ведущий автор исследования из Института неврологии и продолжительности жизни Университета Шеффилда, отметил, что болезнь Альцгеймера является наиболее распространенной формой деменции во всем мире, а болезни сердца являются основным фактором риска как для болезни Альцгеймера, так и для деменции.

Сердечно-сосудистые заболевания могут напрямую вызывать дисфункцию головного мозга за счет утроения количества белка бета-амилоида, накапливаемого и вызывающего болезнь Альцгеймера, а также запускаемого воспалительный ген (IL1). Все происходит до накопления холестерина в кровеносных сосудах головного мозга (атеросклероз) и является прелюдией к слабоумию.

Означает, мозг лишен оптимального количества кислорода, что в конечном итоге может привести к слабоумию.

Исследователи предположили, симптомы многих пациентов ухудшаются после травм или падений из-за снижения мозгового кровотока с одновременным снижением кислорода.

Болезнь Паркинсона и сердечный приступ

Болезнь Паркинсона – заболевание головного мозга, характеризующееся прогрессирующей потерей двигательной активности, включая тремор, замедленную или невнятную речь и/или скованность или ограниченный диапазон движений при ходьбе и других физических нагрузках.

Болезнь Паркинсона неизлечима и связана с поведенческими изменениями, депрессией, потерей памяти и усталостью.

Jens Sundbøll из отделений клинической эпидемиологии и кардиологии Университетской больницы Орхуса, Дания, сравнил риск болезни Паркинсона и вторичного паркинсонизма у 182 000 пациентов, впервые перенесших сердечный приступ. По сравнению с контрольной группой исследователи обнаружили, что риск болезни Паркинсона среди жертв сердечного приступа был на 20% ниже, а риск вторичного паркинсонизма – на 28%.

Риск болезни Паркинсона, по-видимому, у пациентов меньше, чем у населения в целом. Снижение риска может отражать обратную связь между сердечно-сосудистыми факторами риска и болезнью Паркинсона. Никто не знает точную причину, но многие очередной раз убеждаются во влиянии органов тела на человеческий мозг и разум.