Базальные ядра — старейшая структура вашего мозга, которая координирует движение, мотивацию и вознаграждение уже около 560 миллионов лет. Читайте дальше, чтобы узнать, как это работает и какие вещества могут на это повлиять.
Что такое базальные ядра?
Базальные ядра или ганглии представляют собой группу специализированных клеток головного мозга, расположенных глубоко в середине мозга. Их наиболее важные роли заключаются в организации движения, регулировании чувства вознаграждения и управлении другими инстинктивными потребностями. Это очень старые функции и проблемы в эволюционной шкале времени: базовая структура базальных ганглиев была одинаковой почти на протяжении всей эволюции позвоночных [1, 2].
Самая большая структура в базальных ганглиях, полосатое тело (состоит из хвостатого ядра, скорлупы и прилежащего ядра на изображении выше), получает сигналы от частей мозга с помощью дофамина. Затем он посылает новые сигналы, используя ГАМК [1].
Ваш рептильный мозг
Одна интересная теория 60-х породила популярную концепцию рептильного мозга. В то время как большинство ученых сосредоточились на сознательном, мыслящем мозге, нейробиолог Пол Маклин решил понять структуры, лежащие в основе наших более примитивных бессознательных действий. «Инстинкт какое-то время был своего рода ругательством», — заявил он тогда [3].
Маклин ввел термин «триединый мозг». Он также был первым, кто придумал термин «лимбическая система», который мы часто используем сегодня. Согласно триединой модели, ваш мозг делится на 3 слоя или части [3]:
- Рептильный мозг или ваши базальные ганглии, самая примитивная часть мозга, которая управляет балансом и где находятся ваши основные инстинкты.
- Лимбическая система или старый мозг млекопитающих, который управляет вашими эмоциями, социальным поведением и некоторыми аспектами памяти.
- Неокортекс, или человеческий мозг, который управляет сложными процессами, такими как речь, абстрактное мышление, расширенное познание и планирование.
Сначала считалось, что эта структура произошла от древних ящериц, отсюда и популярная идея о мозге рептилий. Однако даже минога, примитивная рыба, используемая для моделирования некоторых из самых ранних позвоночных, использует те же пути базальных ганглиев, что и мы, для движения, дыхания и глотания. Таким образом, появление этой части мозга, по-видимому, предшествовало рептилиям [1, 2].
Поскольку современные исследования открыли гораздо больше о мозге, эта теория устарела. Это не точно, и есть несколько важных исключений. Но это помогло ученым изначально понять некоторые аспекты анатомии и поведения мозга.
Базальные ганглии когда-то считались «мозгом рептилий» или самой примитивной частью мозга, эквивалентной мозгу рептилий. Эта модель устарела, но она по-прежнему полезна для объяснения базовой структуры и функции этой части мозга.
Функции базальных ганглиев
В этом разделе мы рассмотрим, как работают базальные ганглии, когда все идет гладко.
Движение
Базальные ганглии позволяют нам очень точно контролировать наши тела, предотвращая нежелательные движения.
Когда вы решаете пошевелить частью своего тела, сигнал поступает в часть базальных ганглиев, называемую хвостатым ядром. Эта удлиненная С-образная структура (см. красную структуру на изображении ниже) использует нейротрансмиттер ГАМК для отправки сигнала в другую часть базальных ганглиев, называемую ретикулатной частью [1, 4].
Нейроны сетчатой части тормозят движение. ГАМК всегда «ингибирует». Таким образом, его работа в этом контексте состоит в том, чтобы на мгновение деактивировать (или приостановить) активность в сетчатой части, чтобы движение имело место [1, 4].
Базальные ганглии помогают контролировать и координировать наши тела, подавляя нежелательные движения.
Мотивация и принятие решений
Дофамин в базальных ядрах контролирует мотивацию, поощряя приятные ощущения, а не неприятные. По сути, мы избегаем ситуаций, которые приводят к снижению уровня дофамина, и стремимся повторять ситуации, которые приводят к повышению уровня дофамина [5].
Это имеет смысл с эволюционной точки зрения. Если бы люди инстинктивно не избегали «падения» низкого уровня дофамина, они, вероятно, не выжили бы, чтобы рассказать об этом. Однако проблемы возникают, как только появляются наркотики, вызывающие привыкание. Они могут захватить нашу дофаминергическую систему вознаграждения, перегружая базальные ядра дофамином и создавая эйфорический кайф [5].
В качестве расширения этой функции базальные ядра также помогают нам принимать решения. Точно так же, как более волевые из нас будут принимать ответственные, трудные решения, когда сталкиваются с дилеммой, ваши базальные ядра будут работать над, казалось бы, более простыми жизненными решениями на заднем плане. Они будут присваивать значения различным возможным действиям в зависимости от вероятности получения вознаграждения [6].
Базальные ядра играют роль в мотивации и вознаграждении, побуждая нас искать опыт, который приводит к более высокому выбросу дофамина, и избегать ситуаций, которые приводят к более низкому дофамину.
Рабочая память
Базальные ядра могут помочь фильтровать информацию, выбирая, что важно для обработки мозга, а что нет. Их работа — избавить мозг от ненужной нагрузки. Если им нужно, они отключат ненужную информацию до того, как она достигнет вашего сознательного мозга [7].
Обучение
Неудивительно, учитывая их роль в принятии решений и рабочей памяти, что базальные ядра также помогают вам учиться и формировать привычки. Подкрепляя поведение хорошими или плохими чувствами (поощрение или наказание), базальные ядра помогают нам понять, что делать в ситуациях, с которыми мы сталкивались раньше [8, 6].
Подкрепление может выглядеть как социальная реакция (люди хмурятся или улыбаются в ответ на ваше поведение), материальные блага (угощения, игрушки, деньги) или конкретные события (травма, страх, удовольствие и т. д.).
Базальные ядра также контролируют любопытство и желание (или его отсутствие) новых впечатлений [9].
Базальные ядра подкрепляют поведение хорошими или плохими чувствами, отводя им центральную роль в обучении.
Дисфункция базальных ядер
Крайне важно обратиться за медицинской помощью, если вы считаете, что у вас может быть неврологическое расстройство или дисфункция. Ваш врач определит точный диагноз и подходящее лечение или план ведения, который может включать или не включать некоторые из приведенных ниже стратегий. Никогда не используйте какие-либо из следующих веществ или стратегий вместо того, что прописывает ваш врач.
1) Кофе
Кофеин блокирует аденозиновые рецепторы и увеличивает количество дофаминовых рецепторов в стриатуме базальных ганглиев. Он также может напрямую увеличивать высвобождение дофамина в прилежащем ядре. Вместе эти эффекты объясняют, как кофе пробуждает вас и поддерживает в тонусе [10, 11, 12, 13].
Умеренное количество кофеина показало способность предотвращать и замедлять прогрессирование болезни Паркинсона, хотя клинических испытаний мало. Поговорите со своим врачом, прежде чем пытаться использовать кофеин как часть стратегии лечения болезни Паркинсона [14].
Кофеин чаще всего содержится в кофе, но вы также можете найти его в чае и шоколаде [15].
Тем не менее, кофеин может способствовать толерантности и плохим последствиям для здоровья, таким как высокое кровяное давление. Мы советуем не злоупотреблять кофеином в любых целях для здоровья, если это не рекомендовано врачом.
Кофеин пробуждает вас (и, возможно, повышает мотивацию), блокируя аденозиновые рецепторы и усиливая дофаминовые рецепторы в базальных ганглиях.
2) Каннабис и масло КБД
Каннабис содержит много активных соединений, называемых каннабиноидами; наиболее важными и распространенными из них являются тетрагидроканнабинол (THC) и каннабидиол (CBD) [16, 17].
Стриатум базальных ганглиев содержит каннабиноидные рецепторы, чувствительные к ТГК и КБД. После воздействия ТГК прилежащее ядро высвобождает дофамин. Из-за этого каннабис изучается на предмет его потенциала у людей с двигательными расстройствами, такими как болезнь Паркинсона и синдром Туретта, которые вызваны нарушением дофаминовых путей [18, 19, 20, 21, 22].
В более низких дозах ТГК также может снижать тревожность, возможно, за счет воздействия на каннабиноидные рецепторы в полосатом теле. Однако в более высоких дозах и в течение длительного периода времени ТГК может снижать общую функцию дофаминовой системы и усиливать тревожность. С другой стороны, CBD уменьшал тревогу во всех изученных дозах; некоторые исследователи предположили, что он также может защищать мозг от потенциальных негативных последствий ТГК [23, 24, 25, 26].
Помните, что каннабис является незаконным в России и других частях мира. Мы советуем не употреблять каннабис без специальной рекомендации медицинского работника.
Базальные ганглии содержат каннабиноидные рецепторы, которые связаны с ТГК и КБД из каннабиса. По этой причине каннабис изучается как потенциальная помощь при заболеваниях и расстройствах, связанных с этой частью мозга.
3) Тирозин
Аминокислота тирозин в головном мозге превращается в дофамин и норадреналин (катехоламины). Тирозин считается заменимой аминокислотой, потому что наш организм может производить его из другой аминокислоты, фенилаланина [27, 28, 29, 30].
Диетический и пищевой тирозин эффективно повышает доступный тирозин в крови. У людей с низким уровнем дофамина. Поэтому некоторые исследователи предположили, что добавки с тирозином могут помочь восстановить функцию нейротрансмиттеров у людей с дефицитом [31, 32].
Тем не менее, существует мало доказательств того, что добавки с тирозином повышают уровень катехоламинов в мозге, особенно если вы уже производите их в достаточном количестве.
Продукты, богатые тирозином
Тирозин можно принимать в качестве добавки, но он также содержится в продуктах, богатых белком, таких как [33]:
- Мясо (говядина, баранина, свинина, курица)
- Яйца
- Сыр и другие молочные продукты
- Бобы
- Соевые бобы
- Орехи
- Цельнозерновые
Соблюдение диеты, богатой белком, может помочь предотвратить дефицит тирозина.
Тирозин — это аминокислота, которая в мозге превращается в дофамин, норадреналин и другие нейротрансмиттеры. Дефицит тирозина может негативно повлиять на функцию базальных ганглиев, поэтому важно есть много продуктов, богатых белком.
4) Гинкго билоба
В одном клиническом исследовании инъекции экстракта гинкго препятствовали высвобождению слишком большого количества дофамина полосатым телом после травмы. В другом исследовании крыс с подавленным высвобождением дофамина экстракт гинкго вернул уровень дофамина почти к норме. Эти результаты предполагают роль гинкго в защите нервной ткани от повреждений [34, 35, 36].
Несколько клинических испытаний гинкго при СДВГ были неоднозначными. Некоторые исследования показали значительное улучшение у детей и подростков, принимающих экстракты гинкго, в то время как другие обнаружили, что это недостаточно эффективно, чтобы оправдать замену традиционных методов лечения. Большинство исследователей согласны с тем, что необходимы дальнейшие клинические исследования [37, 38, 39].
Экстракт гинкго также исследуется на моделях СДВГ. Некоторые исследователи считают, что его можно использовать отдельно или в сочетании со стандартными методами лечения СДВГ, но необходимы дальнейшие исследования, чтобы полностью понять, как он работает и насколько он может быть полезен [39].
Экстракты гинкго двулопастного были исследованы на предмет их способности нормализовать высвобождение дофамина в базальных ганглиях, особенно у людей с СДВГ, но доказательства до сих пор были неоднозначными.
Исследования на животных и клетках
Ниже приводится краткое изложение существующих исследований на животных и клетках, которые должны служить ориентиром для дальнейших исследований. Тем не менее, исследования, перечисленные ниже, не следует интерпретировать как подтверждающие какую-либо пользу для здоровья.
5) Зеленый чай
Зеленый чай содержит группу химических веществ, называемых полифенолами, которые снижают активность переносчиков дофамина и защищают полосатое тело от повреждений [40, 41].
Полифенолы зеленого чая являются предметом новых исследований в контексте нарушений, влияющих на базальные ганглии, включая тревогу, обсессивно-компульсивное расстройство, биполярное расстройство, болезнь Паркинсона и двигательные расстройства, вызванные инсультом. До сих пор это исследование ограничивалось клетками и животными, и исследователи утверждали, что клинические испытания оправданы [42, 43, 44, 41].
6) Ашвагандха
Ашваганда, также известная как индийский женьшень, является важным растением в традиционной индийской медицине. Его часто принимают для облегчения симптомов стресса, беспокойства и бессонницы [45].
Ашваганда влияет на несколько путей нейротрансмиттеров, включая системы ГАМК и дофамина в полосатом теле. Это улучшило симптомы в животных моделях болезней Паркинсона и Гентингтона [46, 47, 48].
В одном исследовании экстракт ашваганды уменьшал поведенческие симптомы и повреждение базальных ганглиев (полосатых мышц) в крысиной модели болезни Паркинсона [49].
В клетках и крысах экстракты ашваганды воздействовали на несколько нейротрансмиттеров и предотвращали повреждение базальных ганглиев в модели болезни Паркинсона.
7) Родиола розовая
Экстракт родиолы розовой, также известной как корень розы, арктический корень или королевская корона, исследуется на моделях СДВГ.
В одном исследовании исследователи давали экстракт родиолы розовой группе крыс и измеряли их мозговую активность, в том числе в стриатуме базальных ганглиев. Они обнаружили, что экстракт родиолы розовой вызывает такие же изменения в головном мозге, как и метилфенидат, активный ингредиент риталина [50].
Родиола розовая также является многообещающим ингредиентом естественного дополнительного лечения болезни Паркинсона. Экстракты родиолы розовой, красного вина, зеленого чая и карликового барвинка в сочетании исследуются в сочетании с лекарствами от болезни Паркинсона [51].
Потенциальное действие родиолы на базальные ганглии сделало ее объектом исследований на моделях СДВГ и болезни Паркинсона.
8) Кардиальный сидерит
Как и родиола розовая, экстракт сидерита, также известный как железняк, горный зверобой или пастуший чай, также исследуется на моделях СДВГ. Когда исследователи давали экстракт сидерита группе крыс, он вызывал такие же изменения в мозгу, как и метилфенидат, применяемый при СДВГ [50].
Влияние лекарств на базальные ганглии
Крайне важно обратиться за медицинской помощью, если вы считаете, что у вас может быть неврологическое расстройство или дисфункция. Ваш врач определит точный диагноз и соответствующий план лечения или управления.
Мы настоятельно рекомендуем не использовать какие-либо препараты без рецепта врача.
Препараты, повышающие дофамин
1) L-допа и агонисты дофамина
Леводопа, часто называемая L-Dopa, использовалась для лечения болезни Паркинсона с момента ее открытия в 1960-х годах. На самом деле L-Dopa настолько эффективна в уменьшении двигательных проблем, вызванных болезнью Паркинсона, что сильная положительная реакция на L-Dopa используется для диагностики болезни [52].
Проблемы с движением, вызванные болезнью Паркинсона, возникают, когда уровень дофамина слишком низок. L-Dopa превращается в дофамин в головном мозге, который компенсирует это снижение и уменьшает симптомы [52, 53].
В течение пяти-десяти лет L-Dopa может вызывать собственные проблемы. Люди, у которых болезнь Паркинсона развивается в более раннем возрасте, часто страдают от дискинезии, двигательной проблемы, похожей на хорею, вызванной длительным воздействием L-Dopa. Из-за этого болезнь Паркинсона с ранним началом обычно лечат агонистами дофамина в течение десяти лет, прежде чем перейти на леводопу [52].
К агонистам дофамина относятся такие препараты, как амантадин, которые делают дофаминовые рецепторы в базальных ганглиях более чувствительными. Эти сенсибилизированные рецепторы имеют повышенную реакцию на снижение уровня дофамина, уже присутствующего в головном мозге [52].
L-Dopa и агонисты допамина также используются для лечения синдрома беспокойных ног [54].
Леводопа является прямым предшественником дофамина и используется для лечения болезни Паркинсона. Другие агонисты дофамина также могут использоваться при лечении болезни Паркинсона и синдрома беспокойных ног.
2) Лекарства от СДВГ
Риталин
Метилфенидат является активным ингредиентом в риталине, концерте, дайтране и некоторых других препаратах от СДВГ. Действие метилфенидата сложное и действует на несколько путей в головном мозге. В базальных ганглиях он увеличивает количество доступного дофамина и активирует дофаминовые рецепторы. Оба этих действия усиливают действие дофамина. Это улучшает внимание и уменьшает симптомы СДВГ [55, 56].
Аддералл
Амфетамин является активным ингредиентом Adderall. Амфетамин также имеет сложный механизм действия и, как и метилфенидат, активирует дофаминовые рецепторы в базальных ганглиях. Повышенная реакция на дофамин улучшает концентрацию внимания у людей с СДВГ [57, 58].
Распространенные лекарства от СДВГ риталин и аддералл действуют на базальные ганглии. Риталин увеличивает доступный дофамин и активирует дофаминовые рецепторы, в то время как Аддералл имеет более сложный механизм, который также включает активацию дофаминовых рецепторов.
Аддерал и Риталин запрещены в России.
3) Антидепрессанты
Некоторые антидепрессанты действуют на рецепторы полосатого тела базальных ганглиев. Например, сертралин, активный ингредиент Золофта, увеличивает количество доступного серотонина и дофамина в полосатом теле [59, 60, 61].
Флуоксетин, активный ингредиент прозака, защищает полосатое тело и черную субстанцию от повреждения [62].
Поддержание здорового уровня серотонина не только улучшит ваше настроение, но и будет способствовать хорошему эмоциональному равновесию, счастью и хорошему самочувствию. Некоторые безопасные добавки, которые повышают дофамин, включают L-триптофан, 5-HTP, витамин D (или воздействие солнца), пробиотики и омега-3 жирные кислоты.
Некоторые антидепрессанты, такие как сертралин, увеличивают доступный серотонин в базальных ганглиях.
4) Стабилизаторы настроения
Стабилизаторы настроения, такие как вальпроат, карбамазепин и ламотриджин, частично уменьшают симптомы биполярного расстройства, поддерживая функцию базальных ганглиев и увеличивая доступный дофамин [63, 64, 65, 66].
Эти препараты имеют сложный механизм действия и также назначаются для предотвращения судорог. В таких случаях повышенный уровень дофамина в базальных ганглиях может вызывать побочные эффекты, включая тремор, тики и другие проблемы с движением [66, 67].
Важно знать, что большинство этих стабилизаторов настроения (и большинство противосудорожных препаратов) также действуют, стимулируя ГАМК. Изменения активности базальных ганглиев у людей с тревогой также могут быть связаны с дисбалансом ГАМК.
Многие стратегии лечения беспокойства, сильного стресса, раздражительности и бессонницы повышают уровень ГАМК.
Некоторые стабилизаторы настроения стимулируют ГАМК и увеличивают доступный дофамин в базальных ганглиях.
Другие препараты, повышающие ГАМК
1) Бензодиазепины
Бензодиазепины, или бензо, являются транквилизирующими препаратами, которые действуют на область прилежащего ядра базальных ганглиев [68].
Точная роль базальных ганглиев в регуляции сна все еще изучается, но полосатое тело содержит много рецепторов ГАМК. Бензоиды связываются с этими рецепторами и уменьшают количество ГАМК, необходимое для их активации. ГАМК является тормозным нейротрансмиттером: он замедляет активность мозга, помогает расслабиться и регулирует сон [69, 70, 71].
Бензо также увеличивают количество дофамина, доступного для мозга: они увеличивают частоту высвобождения дофамина, но каждый раз уменьшают его количество [72].
Бензопрепараты часто назначают для лечения тревожных расстройств, шизофрении и бессонницы, но они могут повышать риск самоубийства у людей, которые их принимают [73, 72, 74].
Бензодиазепины связываются с рецепторами ГАМК в базальных ганглиях и активируют их, что приводит к замедлению активности мозга.
2) Амбиен
Золпидем, продаваемый как Ambien, используется для лечения бессонницы и других проблем со сном, а также может использоваться для лечения болезни Паркинсона. В одном тематическом исследовании это также улучшило все симптомы болезни Вильсона [75, 76, 77, 78].
Золпидем связывается и активирует те же рецепторы, что и бензодиазепины, в основном в области базальных ганглиев, называемой бледным шаром [79].
Препараты, блокирующие дофамин
1) Тетрабеназин
Тетрабеназин используется для лечения хореи и тиков у людей с болезнью Хантингтона и синдромом Туретта соответственно [80, 81].
Тетрабеназин имеет сложный механизм, но его основное действие уменьшает количество дофамина в стриатуме базальных ганглиев [80].
2) Нейролептики
Антипсихотические препараты представляют собой группу соединений, используемых для лечения различных психотических расстройств, включая шизофрению [82].
Многие препараты этого класса блокируют дофаминовые рецепторы в базальных ганглиях, в том числе:
Из них рисперидон также воздействовал на рецепторы глутамата в базальных ганглиях. Некоторые подтипы рецепторов глутамата увеличились в ответ на рисперидон, а некоторые подтипы уменьшились [90].
Все вышеперечисленные препараты, кроме клозапина, могут иметь побочные эффекты, напоминающие двигательные симптомы болезни Паркинсона. Клозапин избегает этого побочного эффекта, поскольку блокирует дофаминовые рецепторы только на короткое время [89].
В одном исследовании люди, принимающие антипсихотические препараты, такие как рисперидон, для лечения шизофрении, переключились на атипичный препарат под названием оланзапин. До переключения у всех этих людей структуры базальных ганглиев были на 20% больше, чем обычно. После переключения все их базальные ганглии вернулись к нормальному размеру [91].
Мелатонин, литий и 5-НТ также снижают активность дофамина.
Многие нейролептики блокируют дофаминовые рецепторы в базальных ганглиях, в то время как рисперидон также влияет на глутаматные рецепторы.
Ограничения и предостережения
Большинство, если не все природные вещества и фармацевтические препараты, перечисленные в этой статье, воздействуют на другие части мозга, кроме базальных ганглиев. Эти эффекты также следует учитывать, прежде чем они будут дополнены или добавлены к существующему режиму. Всегда консультируйтесь с врачом перед использованием добавок, особенно если вы принимаете лекарства от психических заболеваний или двигательных расстройств.
Наши знания о человеческом мозге все еще ограничены. Наше понимание роли базальных ганглиев в обучении, путей регуляции этих нейронов и механизмов действия различных лекарств продолжает развиваться. Поэтому рекомендации и выводы в этой статье могут быть изменены.
Базальные ганглии иногда называют мозгом рептилий, так как ученые думали, что мы унаследовали их от предка ящерицы. Фактически, они могут восходить к еще более древнему эволюционному предку. Глубоко в мозгу базальные ганглии управляют некоторыми из ваших самых основных инстинктов и помогают контролировать равновесие и движения.
Ваши базальные ганглии используют для связи два основных нейротрансмиттера: ГАМК и дофамин. Дисбаланс или повреждение базальных ганглиев может повлиять на гармонию этих важных мозговых нейромедиаторов. Некоторые вмешательства в безопасный образ жизни и добавки могут исправить более легкие дисбалансы. В конечном счете, однако, только квалифицированный невролог может оценить здоровье ваших базальных ганглиев и головного мозга.
