Мозг и еда, мозг и голод

Зачем и что мы едим? Какие функции выполняет пища в нашем организме? Что такое «незаменимые компоненты питания»? Как наш мозг узнает, что мы голодны?

Какие сенсорные сигналы и какие гормоны влияют на пищевую потребность и аппетит?
Где находятся центры голода и пищевого насыщения, и что происходит при их повреждении?
Почему некоторые люди набирают вес в сотни килограммов?
Как связаны пища и эмоции, пища и депрессия, пища и употребление психоактивных веществ?
Что придумали диетологи для борьбы с перееданием, и как маркетологи пытаются заставить нас есть больше?
Почему поэты пишут стихи о еде, а художники ее рисуют?

Еда — важнейший компонент нашего существования. Она является источником энергии, строительных материалов и одним из главных источников положительных эмоций. Это и есть ответ на вопрос «Зачем мы едим?».  

Во многом процессом управляет центр голода, который находится в средней части гипоталамуса. Напомним, что гипоталамус — это нижняя половинка промежуточного мозга. И это мозговая структура, которая во многом обращена внутрь нашего тела. Она анализирует состояние многих внутренних органов, температуру крови, ее химический состав. И также в гипоталамусе находятся нервные клетки, которые связаны с запуском пищевой мотивации.

Гипоталамус обладает большим количеством структур, которые выполняют массу функций, выделяют около восьмидесяти ядер. Главный центр голода — это латеральное или боковое ядро гипоталамуса. Там можно обнаружить клетки, которые реагируют на концентрацию глюкозы и инсулина в крови. Глюкоза — самый явный параметр. Идеальная концентрация глюкозы в крови — 0,1%. Для того чтобы человек чувствовал себя хорошо, эта концентрация должна оставаться стабильной. Это важно для мозга и нервных клеток, потому что нервные клетки очень энергозатратны, они все время берут глюкозу из крови и практически не умеют ее запасать. Поэтому важно, чтобы тонкая «струйка» глюкозы все время шла в нейроны. В нейронах находятся специальные белки-насосы, которые стоят в мембране и качают глюкозу. Но никаких дополнительных команд нейронам не нужно, они всегда могут брать глюкозу из крови, они являются VIP-пользователями.

Чего нельзя сказать об остальных клетках организма. Они получают глюкозу только при появлении инсулина. А инсулин появляется, если его выделят островковые эндокринные клетки поджелудочной железы. То есть цепочка событий примерно следующая: человек съел углеводную пищу или сладкое (в этом случае концентрация глюкозы очень быстро растет), все это пошло в кровь, то есть всосалось кишечником, дальше подействовало на поджелудочную железу. Поджелудочная железа поняла, что концентрация стала выше 0,1%, выделяется инсулин, и все клетки получили разрешение поесть, потому что до этого ел только мозг. Также клетки печени могут запасать избыток глюкозы внутри себя, полимеризуя ее и образуя крахмалоподобные молекулы гликогена. В итоге в печени запасается 150–200 грамм углеводов — суточная доза.

Если человек давно не ел и концентрация глюкозы в крови начинает падать, печень потихоньку расстается с полученным запасом еды. Сигнализирует об этом поджелудочная железа, которая начинает вместо инсулина выделять гормон, который называется глюкагон. Этот гормон подает сигнал печени о том, что глюкозы не хватает для нейронов, потому что при падении глюкозы все клетки ждут, а мозг ждать не может.

Клетки центра голода чувствительны и к концентрации глюкозы в крови, и к концентрации инсулина, поэтому, если концентрация глюкозы начинает ползти ниже 0,1%, возникает ощущение пищевой мотивации. И центр голода начинает передавать сигналы через миндалину в лобную кору, для того чтобы запускать пищевое поведение.

Еще одним из важнейших факторов являются сигналы от желудка. Пустой желудок и его голодные стенки через нервные волокна также посылают сигнал в латеральное ядро гипоталамуса о том, что организм нуждается в подкреплении. Наконец, стенки пустого желудка выделяют локально действующий гормон, который называется грелин, и он тоже влияет на центр голода как еще один фактор. То есть желудок сообщает о своей пустоте за счет нервного и эндокринного сигнала, выделения грелина. 

Ученые сейчас активно работают с грелином. Обсуждается вариант создания сыворотки, то есть набора антител, который действовал бы на этот гормон. И речь пойдет либо о его исчезновении из крови, либо о снижении концентрации. В таком случае чувство голода у человека, возможно, станет слабее. А это контроль веса — очень актуальная нынешняя проблема.

Вышеперечисленные факторы самые основные и быстродействующие. Но кроме них есть еще один значимый фактор — гормон лептин. Лептин — это белковый гормон, который выделяется жировыми клетками. Клетки жировой ткани называются адипоциты, они выбрасывают лептин в кровь. И чем мощнее развита жировая ткань, чем больше запасы жира, тем больше лептина, который подтормаживает центр голода. Это древний механизм контроля веса, который характерен для обезьян, потому что у многих животных проблема контроля веса вообще не стоит. С одной стороны, есть такие животные, как сурки или медведи, которые разъедаются в полтора-два раза, потом ложатся в зимнюю спячку, а по весне просыпаются худые, голодные и злые. С другой стороны, есть масса травоядных, которые едят настолько низкокалорийную пищу, от которой крайне сложно поправиться.

Такая проблема стоит у всеядных животных, потому что в их случае вполне возможен перебор калорий. Например, если обезьяна толстая и вынуждена передвигаться, прыгая по деревьям, то для ее жизни это становится рискованно. Система лептина во многом на это ориентирована: если вес выше какой-то разумной границы, лептина много, идет подавление аппетита, и потребление калорий становится меньшим. Это оптимистичный вариант, потому что на самом деле с лептином все неоднозначно. С возрастом он все хуже проходит в мозг, через гематоэнцефалический барьер, и набор веса оказывается более вероятным.

На активность центра голода влияют еще и другие факторы. Многие гормоны стресса подавляют центр голода, например половые. Есть сенсорные факторы, которые быстро действуют и моментально определяют аппетит и пищевую мотивацию. А есть долгие гормональные факторы. Некоторые из них вроде лептина очень длительно влияют на центр голода.

Еще один поток сигналов — это сигналы от вкусовой системы, которые также воздействуют на центр голода. И порой даже не хотелось есть, а увидел заманчивый кусочек, съел, вкусовые рецепторы заработали, положительные эмоции возросли, но их всегда мало, поэтому захотелось еще. Этот процесс называется «аппетит приходит во время еды», и это плохо способствует контролю веса. Есть психолого-социологическое исследование, действие которого происходит на заседании: на стол поставили вазу с конфетами, и если это прозрачная ваза, то конфеты почти все съедят, а если непрозрачная, съедят гораздо меньше. То есть здесь однозначно работает «с глаз долой — из сердца вон».

Итак, в мозге есть центр голода в гипоталамусе — его латеральное ядро. Но контроль пищевой потребности и аппетита настолько важный процесс, поэтому у латерального ядра есть конкурент — это вентромедиальное пищевое насыщение, расположенное ближе к центру и ниже ядра гипоталамуса. То есть латеральное и вентромедиальное ядра все время друг друга подтормаживают. И такая конкуренция стабилизирует систему. В мозге многое сделано по принципу «я торможу тебя, а ты меня». Получается система с обратными отрицательными связями, которая позволяет удерживать гомеостаз, более-менее стабильное состояние внутренней среды организма и различных функций.

Те факторы, которые активируют центр голода, тормозят центр насыщения, и наоборот. То есть получаются довольно сложные сенсорно-гормональные входы, конкурирующие завязки. И достаточно хорошо известны эффекты повреждения этих зон. Если провести эксперимент и повредить центр голода, то лабораторный подопытный перестает ощущать аппетит, поэтому становится дистрофично худым. Если повредить центр насыщения, то будет доминировать центр голода. Нужда в еде не пропадает, и экспериментальное животное быстро набирает вес.

Подобные ситуации известны и для человека. Если человек весит 150–200 килограмм, то это можно списать на плохое воспитание или любовь к фастфуду. Но есть люди, которые весят гораздо больше. Это, как правило, люди с поврежденным центром насыщения, и они действительно испытывают жуткий голод. И достаточно часто при знакомстве с их историей и просмотре анамнеза можно заметить, что, например, до двадцати лет все было нормально, а потом что-то щелкнуло, и человек резко стал испытывать сильный голод. Это означает, что в центре насыщения произошел микроинсульт со всеми вытекающими последствиями.

Бывает еще один вариант катастрофического набора веса — при поломке генетических систем лептина. Лептин либо не производится, либо чувствительность рецептора к лептину нарушена, то есть сломаны его рецепторы. В этом случае ребенок начинает набирать вес сразу же. То есть вес начинает стремительно расти с самого рождения. И уже к пяти-шести годам ребенок может весить 80 килограммов.

Центр пищевого насыщения и центр голода, конкурируя друг с другом, создают пищевую мотивацию, и сигнал уходит в лобную долю, в конце концов запуская пищевое поведение. Очень важно, что в момент удовлетворения пищевой потребности мы ощущаем положительные эмоции. Когда снимается дефицит глюкозы в крови, когда центры вкуса довольствуются полученной едой, в этот момент сигналы идут в тот же центральный гипоталамус, возникают интенсивные положительные эмоции. Поэтому пища действительно важный источник позитива.

И если обратить внимание на то, сколько денег люди тратят на еду, эта сумма окажется гораздо больше суммы, потраченной на книги, театры и другие мероприятия, потому что еда — это очень значимо. Недаром многие произведения искусства посвящены еде. Александр Сергеевич Пушкин очень любил писать про еду. И голландские художники XVII века, например известный Франс Снейдерс, обожали рисовать мясные и рыбные лавки. Искусство кулинарии существует. Сейчас появилась еще и молекулярная кулинария, которая моделирует и модулирует не просто еду, а еще и новизну в еде, и получается удвоенный поток положительных эмоций.

А если вдруг вы сели на диету, то положительных эмоций становится гораздо меньше. А это уже дорога к депрессии. Не просто так люди, сидящие на диетах, часто принимают антидепрессанты. При работе с лабораторными животными одна из моделей депрессии заключается в том, что, когда вы кормите крыс вкусной едой, в которой много углеводов и жирного, а потом отнимаете ее, вы видите: да, это депрессия. И на этой модели можно испытывать антидепрессанты и повышать позитивные эмоции, возникающие в головном мозге у крыс.  

Проблема голода имеет прямое отношение к контролю веса, и здесь важно понимать, что многие ухищрения диетологов сводятся просто к тому, чтобы меньше съесть. Во-первых, меньше калорий, во-вторых, все-таки нужно двигаться и калории нужно тратить. Этот баланс анаболизма и катаболизма, то есть набора калорий и траты калорий, определяет, удается ли вам удерживаться на уровне нормы в весе. Эволюция нашего биологического вида шла так, что нашим предкам не хватало калорий, поэтому явного ограничителя веса в нашем мозге не заложено. Но в нынешних условиях цивилизации, во время изобилия калорий, мы должны порой бороться не только за калории, но и против них.

КРАТКО

 Мозг потребляет калорий больше, чем другие органы.
 На втором месте почки, на третьем – сердце.
 Главный центр голода – гипоталамус.

 Он собирает информацию со всего тела. Например, получает сигнал от пустого желудка и анализирует химический состав крови – чем меньше глюкозы в крови, тем сильнее голод.
 Если «выключить» этот центр, то можно лишить человека чувства голода. Правда, такие эксперименты приводят к смерти – человек просто умирает от голода.
 Рядом с центром голода находится центр насыщения. Если этот центр «сломается», человек будет все время чувствовать голод. Это ведет к чрезмерно избыточному весу или булимии.
 Отсутствие чувства насыщения наблюдается у некоторых пород домашних животных, выведенных с помощью селекции. Например, у спаниелей и лабрадоров.

Эти породы едят, пока не «лопнут»

 Есть около 20 основных потребностей, которые все время конкурируют. И когда одна из них «побеждает» – поведение человека подчиняется этой потребности.
 Если у Вас по жизни мало положительных эмоций, но присутствует стресс и депрессия, – мозг будет требовать съесть что-нибудь вкусное, чтобы нормализовать уровень гормона счастья.

 А еще мозг любит получать несколько удовольствий одновременно, например: смотреть кино и есть.
 Замена положительных эмоций едой очень опасна. Мозг запоминает способ легкого получения гормона счастья и начинает постоянно им пользоваться.