Neurovetenskapare spårar väg från hjärna till tarm

Neurovetenskapare vid University of Pittsburgh Brain Institute har spårat neurala vägar som förbinder hjärnan med magen, tillhandahålla en biologisk mekanism för att förklara hur stress kan främja sårutveckling.

Resultaten, publicerad denna vecka i Förfaranden från National Academy of Sciences , bygga en vetenskaplig grund för hjärnans inflytande över organfunktionen och betona vikten av hjärn-kroppsförbindelsen.

Tills nu, forskning som undersöker tarm-hjärninteraktionen har till stor del fokuserat på tarmens inflytande och dess mikrobiom på hjärnan. Men det är inte en enkelriktad gata -; hjärnan påverkar också magfunktionen.

Pavlov visade för många år sedan att centrala nervsystemet använder miljösignaler och tidigare erfarenheter för att generera förväntade svar som främjar effektiv matsmältning. Och vi har länge vetat att varje ökning av arbetslösheten och dess tillhörande stress åtföljs av en ökning av dödligheten av magsår. "

Peter Strick, Ph.D., Brain Institute vetenskaplig chef och ordförande för neurobiologi vid Pitt

För att hitta hjärnregioner som styr tarmen, Strick och hans medförfattare David Levinthal, M.D., Ph.D., biträdande professor i gastroenterologi, hepatologi och näring på Pitt, använde en stam av rabiesvirus för att spåra anslutningar från hjärnan till magen.

Efter att ha injicerats i magen på en råtta, virusspåraren tog sig tillbaka till hjärnan genom att hoppa från neuron till neuron -; använder samma trick som rabiesvirus använder för att infiltrera hjärnan efter att ha kommit in i kroppen genom en bit eller repa -; att avslöja hjärnområdena som utövar kontroll över magen.

Strick och Levinthal fann att det parasympatiska -; "vila och smälta" -; nervsystemet går tillbaka från magen mest till en hjärnregion som kallas rostralisula, som är ansvarig för visceral känsla och känsloreglering.

"Magen skickar sensorisk information till cortex, som skickar instruktioner tillbaka till tarmen, "Strick sa." Det betyder att våra "magkänslor" inte bara är konstruerade från signaler som härrör från magen, men också från alla andra influenser på rostralinsula, som tidigare erfarenheter och kontextuell kunskap. "

I kontrast, det sympatiska -; "kamp eller flykt" -; vägar i centrala nervsystemet, som slår in när vi är stressade, spår övervägande från magen till den primära motoriska cortex, som är sätet för frivillig kontroll över skelettmusklerna som rör kroppen runt.

Att identifiera dessa neurala vägar som förbinder hjärnan och magen kan ge ny insikt om vanliga tarmsjukdomar.

Till exempel, Helicobacter pylori infektion utlöser vanligtvis sårbildning, men fallande signaler från hjärnbarken kan påverka bakteriens tillväxt genom att justera magsekret för att göra magen mer eller mindre gästfri för inkräktare.

Dessa insikter kan också förändra klinisk gastroenterologi. Att veta att hjärnan utövar fysisk kontroll över tarmen ger läkare ett nytt sätt att närma sig tarmproblem.

"Flera vanliga tarmsjukdomar, såsom dyspepsi eller irritabelt tarmsyndrom, kanske inte blir bättre med nuvarande behandlingar, "sa Levinthal, som också är gastroenterolog vid UPMC. "Våra resultat ger kortikala mål som kommer att vara avgörande för att utveckla nya hjärnbaserade terapier som kan vara till hjälp för våra patienter."

• Diagnos och behandling av alkoholfri fettleversjukdom
• Global studie för att testa om läkemedel mot malaria kan förhindra COVID-19 hos vårdpersonal