Что скрывается за термином когнитивные функции

Кембриджский словарь определяет когнитивные функции так: «ментальные функции, такие как память, речь или способность решать задачи, которые обеспечивают возможность мышления и обработки информации». Таким образом, когда ученые говорят о когнитивных функциях человека, они имеют в виду способность запоминать информацию и принимать решения на ее основе. В этой статье мы оставим в стороне языковую функцию оставим в стороне, так как она в этом случае играет роль вспомогательного инструмента.

Как работает память и как мы принимаем решения

Заранее предупредим, что память — сложный механизм. Существуют различные виды памяти и дальше мы будем говорить о долгосрочной памяти, которая хранит воспоминания в течение десятилетий.

Когда мы воспринимаем внешний стимул, будь то прикосновение, свет, звук или запах, он активирует рецепторы и нейроны по цепочке из которых информация доходит до мозга и далее до мышц и органов. Активация клеток в происходит под воздействием веществ — нейромедиаторов, которые выделяют предыдущие клетки в цепи. За формирование воспоминаний, отвечает медиатор, глутамат. Он действует на два типа рецепторов: NMDA и AMPA. NMDA рецепторы активны постоянно, а AMPA рецепторы в обычном состоянии не работают. Периодическая продолжительная стимуляция нейрона активирует его AMPA рецепторы и повышает чувствительность к глутамату. После включения в работу AMPA рецепторов активация происходит быстрее и при меньшей интенсивности стимула. Это и называется долгосрочной потенциацией. Сети из таких нейронов, «обученных» реагировать на определенные стимулы, называют отпечатками памяти, или энграммами. Именно эти отпечатки и хранят наши воспоминания и жизненный опыт.

Нейроны, которые регулируют процесс принятия решений выделяют другие нейромедиаторы:

• гамма–аминомаслянную кислоту или ГАМК,
• серотонин,
• дофамин,
• норадреналин.

Эти соединения подавляют или способствуют активации энграмм. Собственно, последовательная активация энграмм, которые хранят воспоминания о цели, возможных действиях и их результате и есть принятие решений. Выбор конкретных энграмм происходит под влиянием других отделов мозга, которые отвечают за моторную память, эмоциональные реакции и так же используют для передачи сигнала эти нейромедиаторы. Значительное влияние на этот процесс оказывает система гипоталамус-гипофиз-надпочечники, которая отвечает за реакцию на стресс.

Что такое ось кишечник-мозг

Под термином «ось микробиота-кишечник-мозг» ученые подразумевают механизмы взаимного сообщения между ЖКТ и головным мозгом. Микробиом кишечника — важный участник этого взаимодействия. Количество микроорганизмов в ЖКТ человека в 10 раз превышает число клеток из которых состоит само тело. Это многообразие микробов влияет на работу мозга несколькими способами:

• активность микробиома влияет на проницаемость барьеров, которые отгораживают полость ЖКТ и нейроны головного мозга от кровеносного русла. Это влияет на то какие вещества и в каком количестве проникают из кишечника в кровь и из крови в мозг. Таким образом они влияют на транспорт питательных веществ, нейромедиаторов, гормонов витаминов и пр. соединений в мозг;
• микробы синтезируют нейромедиаторы: серотонин, ГАМК, глутамат, дофамин, норадреналин. Они могут активировать нейроны блуждающего нерва или обширную собственную нервную систему ЖКТ и даже переноситься с кровью в мозг. Помимо этого, короткие жирные кислоты — один из основных продуктов метаболизма микроорганизмов, также имеют нейроактивные свойства;
• клетки микроорганизмов содержат вещества, которые вызывают активацию иммунитета. Это отражается и на состоянии местных иммунных клеток центральной нервной системы, которые необходимы для правильного формирования и разрушения нейронных сетей. В том числе энграмм.
• микробиота кишечника влияет на ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники, которая регулирует реакцию организма на стресс.

Как ось кишечник-мозг влияет на когнитивные функции

• Прием 4-недельного курса пробиотиков здоровыми волонтерами изменил шаблоны активации их мозга, когда они проходили задания на эмоциональную память и эмоциональное принятие решений.
• Пересадка микробиоты ЖКТ людей с:
  • расстройством аутистического спектра,
  • синдромом дефицита внимания с гиперактивностью или СДВГ (СДВГ)
  • депрессией

• Различия в уровнях ароматических аминокислот и их метаболитов, которые образуются в процессе жизнедеятельности микроорганизмов, у людей с ожирением ассоциируется с эффективностью краткосрочной и оперативной памяти, размером мозга, а также определенным составом микробиома.

Эти данные демонстрируют значительное влияние микробиоты ЖКТ как на принятие решений так и на память у людей и животных.

Прием пробиотиков может облегчить когнитивные нарушения, которые связаны с поломкой оси кишечник-мозг

С развитием общества увеличивается продолжительности жизни человека. Из за этого на первый план выходят возрастные болезни, такие как болезнь Альцгеймера и рак. В то же время меняется образ и ускоряется темп жизни. С ним растет стресс и количество пациентов с депрессией, тревожным расстройством и другими психологическими болезнями. Развитие этих болезней приводит к нарушению когнитивных функций. При этом они не имеют эффективных методов лечения, а если и имеют то такие подходы вызывают тяжелые побочные эффекты. В то же время существуют исследования, которые демонстрируют способность пробиотиков снижать тяжесть когнитивных нарушений при болезни, так:

• 12-недельный курс пробиотика Lactobacillus plantarum DR7 снизил симптомы стресса, тревожность, и оценку уровня стресса по шкале стресса PSS-10 у группы людей с повышенным уровнем стресса;
• 8-недельный курс пробиотика, в состав которого входили бактерии Bifidobacterium bifidum W23 и другие, привел к снижению когнитивной реактивности у группы пациентов с легкой и средней формой депрессивного расстройства. Эффективность пробиотиков при депрессии также продемонстрировало другое клиническое исследования, которое провели в том же году с использованием пробиотика Lactobacillus Plantarum 299v.
• 3-месячный курс пробиотика *Lactobacillus rhamnosus* GG повышал оценку когнитивных способностей пациентов среднего и пожилого возраста с легкими когнитивными нарушениями; Эффект различных при легких когнитивных нарушениях также подтвердил ряд других клинических исследований того же года.
• прием пробиотиков пациентами с раком груди I-III стадии снизил количество случаев развития когнитивных нарушений, которые могут возникать при химиотерапии из-за повреждения мозга.

Хотите разбираться в разных поколениях пробиотиков и подобрать самые эффективные? Читайте статью «Какие бывают пробиотики», чтобы ориентироваться в этих препаратах.