Задовго до нашого народження тканини серця починають пульсувати в ритмі, який припиняється лише в наші останні хвилини.
Ця функція настільки механічна, що її складність легко недооцінити. Однак кожне скорочення настільки ж ретельно сплановане, як нота музиканта, виконана з ентузіазмом або м’якістю, під керівництвом архітектури нервів, що знаходяться прямо під зовнішніми шарами серця.
Ці шляхи, відомі як внутрішньосерцева нервова система, раніше вважалися лише проміжною станцією для інформації, переданої від мозку та спинного мозку.
Проте вчені з Каролінського інституту у Швеції та Колумбійського університету в США виявили разючу складність нейронів, що оточують серце рибки даніо-реріо. Це відкриття кидає виклик існуючим теоріям про те, як підтримується серцевий ритм у таких тварин, як ми.
“Цей ‘малий мозок’ відіграє ключову роль у підтримці та контролі серцебиття, подібно до того, як мозок регулює ритмічні функції, такі як рух або дихання”, — пояснює нейробіолог Каролінського інституту Костянтинос Ампаціс, який очолював дослідження.
Протягом більшої частини історії вважалося, що серце працює самостійно, видаючи свій стабільний ритм, який багато культур розглядали як сутність самого життя.
Новий погляд на незалежність серця запропонував німецький анатом XVIII століття Альбрехт фон Галлер, який у своїх працях стверджував, що серце має “вроджену збудливість”, яку активує кров, що надходить до нього.
У XIX столітті в серці жаб, а згодом і людей, були знайдені скупчення нервів, відомі як ганглії. Їм швидко приписали роль серцевого “водія ритму”, який контролює частоту скорочень м’язів.
Це стало початком століть досліджень здатності серця підтримувати ритм, а також наукових дискусій про те, наскільки центральна нервова система впливає на цей процес.
Сьогодні вважається, що мозок контролює серцеву функцію через дві гілки — симпатичну (“бийся або тікай”) та парасимпатичну (“відпочинок і травлення”) системи.
Він робить це через численні нервові шляхи, які зв’язують скорочувальні м’язові волокна серця з периферичними гангліями, а ті — із нейронними пучками центральної нервової системи, регулюючи ритм у відповідь на хімічні та механічні стимули.
Попри багаторічні дослідження, залишається дивовижним той факт, що питання впливу мозку на серце досі викликає суперечки, а також те, наскільки багато ще потрібно дізнатися про структуру серця.
Ампаціс і його команда використали комбінацію імунологічного маркування, РНК-профілювання окремих клітин і аналізу електричних властивостей нейронів, що проходять через тканини серця, щоб створити детальну карту внутрішньосерцевої нервової системи серця рибки даніо-реріо.
Дослідники виявили значну різноманітність типів клітин, включаючи підмножину нервів, що нагадують центральні патерн-генеруючі нейрони у центральній нервовій системі, які керують такими функціями, як жування, ходьба чи еякуляція.
Попри сотні мільйонів років еволюції, серцево-судинна фізіологія людей і рибок даніо-реріо залишається напрочуд схожою, що дозволяє припустити, що більшість хребетних має подібні нервові шляхи.
З огляду на це, здається ймовірним, що серця хребетних мають складніший “мозок”, ніж вважалося раніше, з “водієм ритму”, який активує серце, і “регулятором”, який отримує сигнали від центральної нервової системи, перш ніж вирішити, як серце повинно реагувати.
“Ми були здивовані, наскільки складною є нервова система всередині серця”, — зазначає Ампаціс. “Краще розуміння цієї системи може відкрити нові перспективи для лікування серцевих захворювань, таких як аритмія”.
Замість того, щоб проводити чітку межу між серцем і мозком, ці результати ставлять нові запитання про те, як ці сигнали змінюються залежно від хвороб, дієти та активності, відкриваючи можливість розробки нових методів лікування для забезпечення безперебійної роботи серця протягом багатьох років.
Це дослідження було опубліковане в журналі Nature Communications.
