Як мозок змушує нас робити дурниці (А. Казанцева)

Автор: Ася Казанцева

Більшість клітин в організмі можуть використовувати в якості джерела енергії не тільки глюкозу, але і жирні кислоти. У нервових клітин такої здатності немає, і тому мозок гостро має потребу в постійному надходженні глюкози з кров'ю. Нормальна концентрація глюкози в крові - 3,3-5,5 ммоль/л (приблизно 1 г на літр, 5 ммоль - це 0,9 г глюкози). Якщо концентрація глюкози в крові впала нижче 2,7 ммоль/л, у людини розвивається гіпоглікемічна кома, а потім клітини мозку поступово починають гинути. Така ситуація, втім, можлива тільки при помилковому введення надто високої дози інсуліну. У реальному житті існує безліч механізмів контролю за рівнем глюкози в крові. Наш організм спочатку витратить всі запаси вуглеводів в печінці, потім почне інтенсивно синтезувати вуглеводи з усіх інших поживних речовин, потім почне перетравлювати сам себе, але підтримувати концентрацію глюкози в крові на нижній межі норми буде до останнього. Хто зможе знайти їжу для всього тіла, якщо не мозок?

У мозку немає рота, тому він не може їсти солодощі. Зате вас він може змусити робити все, що йому заманеться.

Не дивно тому, що, коли ми все-таки знайшли їжу, мозок активує свою систему винагороди - так називають всі ті структури мозку, які служать внутрішнім пряником (знову харчова метафора!) і нагороджують нас суб'єктивним відчуттям щастя, коли ми робимо щось корисне для виживання і розмноження (або коли нам вдалось їх обдурити і зробити шкідливий, здалося мозку корисним). Томографічні дослідження демонструють, що навіть при пред'явленні фотографій їжі (такий експеримент провести набагато легше, адже не потрібно змушувати випробовуваних пережовувати м'ясо, нерухомо лежачи на спині у вузькому томографі, і потім намагатися отримати якусь корисну інформацію з змазаних знімків) в мозку підвищується активність мигдалеподібного тіла, орбітофронтальної кори та ряду інших областей, пов'язаних з емоціями та задіяних у системі вознаграждения9. При цьому ситі випробовувані цікавляться низькокалорійними продуктами типу моркви, а ось голодні отримують максимальне задоволення при вигляді гамбургера або піци - дослідники відзначають, що цей факт дозволяє легко пояснити, чому спроби сидіти на жорсткій дієті часто зазнають невдачі. Наш мозок переконаний: їжа - це важливо і добре!

Наїстися можна, але ненадовго

Регуляція харчової поведінки - це складна історія, в якій задіяно безліч молекулярних сигналів. Центральну роль в усвідомленні почуття голоду і почуття насичення відіграє гіпоталамус. Це взагалі самий головний керуючий центр в мозку: він важить всього чотири грами, але в нього стікається інформація про всі події, що відбуваються з нашим тілом, він керує всією роботою ендокринної системи і у величезній мірі впливає на поведінку, особливо коли мова йде про простих діях типу "піти в "Макдоналдс".

В гіпоталамусі є аркуатное ядро, а в ньому - два типу конкуруючих нейронів: одні посилюють відчуття голоду, а інші, навпаки, пригнічують. Пищедобывательная стратегія людини залежить від того, хто перемагає в поточному раунді. Це в свою чергу визначається комбінацією сигнальних молекул, які виділяються в різних тканинах тіла, надходять у кров, проникають через бар'єр між кровоносними судинами і мозком і діють на нейрони.

Коротко схема виглядає так. Якщо в шлунку немає їжі, клітини його слизової оболонки виділяють гормон грелін, який надходить у гіпоталамус, посилює там виділення нейропептіда Y і ендогенних канабіноїдів і в результаті загострює почуття голоду. Якщо їжа є, клітини слизової шлунка виділяють гормон обестатин, який послаблює почуття голоду. Клітини стінки кишечника, якщо в ньому є їжа, виділяють пептид YY, який послаблює почуття голоду. Якщо їжі багато, то вона запасається у вигляді жиру, а клітини жирової тканини виробляють гормон лептин, який також послаблює почуття голоду. Мозок також може реагувати на рівень глюкози в крові - як безпосередньо, так і сприймаючи присутність інсуліну (цей гормон потрібен для засвоєння глюкози клітинами, так що його концентрація в крові зростає після їжі). Мозок може відчувати почуття голоду рефлекторно, коли підійшов час обіду або коли людині показали прекрасний святковий стіл. А ще мозок може забувати про чув суспільстві голоду, коли в нього є важливіші проблеми, скажімо, стався стрес і виділився адреналін придушив усю роботу травної системи. Але в цілому можна сказати, що за замовчуванням мозок завжди не проти підкріпитися і перестає думати про їжу тільки тоді, коли численні сигнальні молекули повідомляють, що їжі в організмі поки що досить.

Якщо поритися в цій купі молекул, можна виявити кілька цікавих ефектів. Сам той факт, що почуття насичення визначається більшою мірою гормональними, а не нервовими сигналами, лежить в основі популярного твердження про те, що мозку потрібна двадцять хвилин, щоб відчути ситість. Мені не вдалося знайти жодного наукового дослідження, яке обґрунтовує б загадковий вибір саме цієї цифри (хоча згадки про двадцяти хвилинах зустрічаються в тому числі і таких авторитетних джерелах, як офіційний сайт Американської асоціації терапії ожиріння), але автори статей про голод і насичення одностайні в тому, що нашим харчовим поведінкою керують в першу чергу гормональні сигнали. А якщо так, то нездатність відчути насичення своєчасно - цілком передбачувана і легкообъяснимая проблема. Передача інформації по нервовому волокну займає частки секунди, а ось передача інформації за допомогою хімічних речовин може зажадати багато часу: поки в клітини надійде сигнал, поки вони запустять синтез відповідного гормону, поки набереться його достатня концентрація у крові, поки мозок сприйме її як сигнал до дії... За цей час людина дійсно легко встигне з'їсти пару-трійку зайвих тістечок і тільки після цього раптово відчує себе объевшимся. З цієї точки зору особливо небезпечні шведські столи: якщо у вас немає розвинених навичок стриманості, ви майже напевно з'їсте там в півтора рази більше, ніж потрібно вашому організму.

Вчені з Університету Корнелла провели масштабне дослідження поведінки людей в китайських буфетах самообслуговування по всій Америці. Вони виявили ряд цікавих статистичних закономірностей, що зв'язують поведінку людей та їх індекс маси тіла - хоча автори підкреслюють, що кореляція не означає причинно-наслідкового зв'язку. У спостереженнях з'ясувалося, що товстуни використовували більш великі тарілки, ніж худі люди. Вони сідали ближче до столу роздачі і частіше займали такі місця, з яких стіл з їжею добре видно. Худі люди витрачали більше часу на те, щоб обійти навколо столу і вибрати собі страву, а товстуни частіше прибували до якоїсь каструлі і відразу набирали їжу. Худі люди пережовували кожен шматочок їжі довше, ніж товсті, залишали більше нес'еденний їжі на тарілці і в три рази частіше користувалися паличками замість вилки. І зовсім вже незрозумілий результат спостережень: худі люди частіше, ніж товсті, кладуть собі на коліна серветку (чи означає це, що є якась кореляція між вагою та схильністю до дотримання правил етикету?)

Посилення почуття голоду центральної нервової системі беруть участь ендогенні канабіноїди. Вони названі на честь конопель (лат. cannabis), тому що спочатку відкрили і вивчали її наркотичні речовини, а потім вже з'ясувалося, що в нашому мозку є власні молекули, що зв'язуються з тими ж рецепторами. Дія канабіноїдів на нервову систему широко і різноманітно - рецептори до них є і в гіпокампі (тому марихуана може негативно вплинути на пам'ять), і в багатьох областях лімбічної системи (тому вона змінює емоційний стан), і в корі головного мозку (з цим пов'язані зміни сприйняття після куріння). Але, зокрема, ендогенні канабіноїди підсилюють голод, і саме тому рослинні каннабіноїди теж можуть підсилювати (для опису цього ефекту традиційно використовується вираз "на хавчик пробило").

У 2012 році вийшло цікаве дослідження про те, що один з ендогенних канабіноїдів гіпоталамуса, 2-арахидоноилглицерол, пов'язаний не просто з почуттям голоду, а з бажанням їсти смачненьке. Після сніданку, в якому немає нічого особливо смачного, почуття голоду проходить і знижується рівень греліну і ендогенних каннабіноїдів в плазмі крові. Однак, якщо дати ситим випробуваним ще їжі, то в організмі знову зростає рівень греліну і рівень 2-арахидоноилглицерола. Цей ефект виражений тільки в тому разі, якщо учасникам експерименту пропонують саме улюблені страви (з можливого асортименту більшість піддослідних обрали італійські пироги з ромовим сиропом, лимонним кремом, шоколадом або полуницею). У контрольному експерименті ситим випробуваним пропонували звичайний хліб з маслом, і він ніякого помітного біохімічного підйому не викликав. Це дослідження демонструє, що, як би наш організм не був ситий, заради улюбленої їжі він завжди готовий переконати себе в тому, що він голодний.

Скільки б хліба з маслом ви не з'їли, для десерту завжди знайдеться місце.

Товстун мимоволі

Наш організм завжди згоден з'їсти більше їжі, ніж йому насправді потрібно. Але якби всі люди толстели, хоча це було б не так прикро. А на практиці у кожної людини знайдуться знайомі, які стверджують, що їдять, скільки хочуть, калорії не підраховують, спортом не займаються, і все одно їх прямо зараз можна запрошувати зніматися в порноролике для любителів скелетів. Не треба їм заздрити: зазвичай у них багато інших проблем. Швидше за все, вони дійсно їдять занадто мало - просто тому, що у них така метушливе життя, що сходити пообідати на роботі зовсім ніколи, вдома немає ні турботливої бабусі, ні турботливого чоловіка, який би нагадував їм, що люди іноді снідають і вечеряють, і взагалі у них постійний стрес, тобто фізіологічні реакції, притупляють почуття голоду (насправді тут все неоднозначно, стрес може не тільки придушувати, але і стимулювати апетит - ми до цього ще повернемося). А ще серед нетолстеющих людей дуже багато курців, тому що кожна викурена сигарета - це теж стрес, і вона трохи підвищує рівень адреналіну і кортизолу, а вони в свою чергу призводять до невеликого підйому концентрації глюкози в крові, і все це притуплює відчуття голоду. Цей ефект додатково ускладнює відмову від нікотину, особливо у жінок: кинувши палити, люди зазвичай уражаються того, як же їм тепер весь час хочеться їсти. Потім, правда, адаптуються і погоджуються з тим, що ризик набрати три зайві кілограми все ж краще, ніж ризик ранньої смерті від раку легенів.

Але часто трапляється зворотна ситуація: людині доводиться докладати колосальних свідомі зусилля, щоб не набирати вагу. В деяких випадках це пов'язано з генетичними особливостями. Наприклад, гормон грелін, що підсилює почуття голоду, можна синтезувати штучно і ввести добровольцям - в цьому випадку вони почнуть їсти більше. Існують мутації в гені, що кодує грелін, які призводять до посиленого синтезу цього гормону, - і дійсно, у носіїв таких мутацій індекс маси тіла зазвичай вище. Прикро те, що зворотні мутації, які знижують синтез греліну, не призводять до втрати ваги, тому що є й інші механізми, що викликають голод - а значить, ліки для схуднення, що блокує грелін, навряд чи виявиться високоефективним (хоча подібні експерименти зараз проводяться).