Виброкапсула расскажет о связи кишечник-мозг

Интерорецепция — процесс восприятия и обработки (сознательно или бессознательно) центральной нервной системой информации, поступающей от интерорецепторов, расположенных во внутренних органах. Такая связь необходима для поддержания гомеостаза организма в постоянно меняющихся условиях среды. Несмотря на растущий интерес к этой области, существует мало сведений о механизме интерорецепции. Было установлено, что нейроны островковой коры головного мозга играют важную роль в интеграции сигналов, полученных от висцерорецепторов, и оценке предстоящих потребностей, другими словами, в восходящей связи. Нисходящая связь осуществляется за счет того, что разные доли могут посылать парасимпатические и симпатические сигналы желудку. Изучению работы интерорецепторов у человека препятствует отсутствие нужных методик. Авторы нового исследования, результаты которого опубликованы в Nature Communications, разработали зонд в виде вибрирующей капсулы, который может помочь в изучении связи между мозгом и кишечником.

Специальная небиодеградируемая капсула для перорального приема была разработана компанией Vibrant. В исследовании участвовали люди в возрасте от 18 до 40 лет (19 женщин и 21 мужчина). После трехчасового голодания участники проглатывали две капсулы, которые различались силой стимуляции: нормальная и усиленная. Вибрация продолжалась три секунды. Момент ощущения вибрации в животе фиксировался нажатием кнопки. В это же время у участников снималась показатели электроэнцефалограммы, электрогастрограммы и других физиологических периферических сигналов (частота дыхания, сердцебиения).

Участники успешно смогли зафиксировать оба типа стимулов. При усиленной вибрации восприятие сигнала было более быстрым и точным, а вариабельность времени реакции снижалась. Это говорит о том, что капсула с усиленными вибрациями имеет больший потенциал для дальнейших исследований.

С помощью ЭЭГ ученые зафиксировали потенциал, связанный с событием (ПСС, ERP). Потенциал, связанный с событием — измеренный электрический отклик головного мозга в ответ на целенаправленное сенсорное раздражение, записанный с помощью ЭЭГ. Поздние положительные отклонения появились примерно через 400 мс (0,4 с) после начала стимуляции, они достигли пика к 600 мс и продолжались до 3000 мс. Максимум отклонений был зафиксирован теменно-затылочными электродами, расположенными вблизи средней линии черепа. Усиленная вибрация вызывала отклонения с большей амплитудой, чем нормальная вибрация. Также нормальная и усиленная вибрации отличались во временном диапазоне позднего положительного потенциала: в период 400–480 мс превалируют потенциалы нормальной стимуляции, а в период 640–720 мс — потенциалы усиленной.

Вибрация в желудке и кишечнике не приводила к появлению специфических сигналов на электрогастрограмме, но было зафиксировано изменение сердечного ритма при обоих режимах капсулы. Со стороны дыхательной системы эффектов не было.

Ученые считают, что новый метод исследования с помощью вибрирующих капсул найдет широкое применение в диагностике расстройств взаимодействия кишечник-мозг, что поможет прийти к персонализированным и эффективным терапевтическим стратегиям.

Автономный сенсор измеряет уровень кишечных метаболитов в реальном времени