Нейробиологи раскрыли настоящие причины изменения размеров человеческих зрачков

– Врачи уже давно используют реакцию зрачков для измерения уровня сознания, и те из нас, кто принимает обычные антидепрессанты, возможно, заметили, что глаза становятся похожими на блюдца из-за повышения уровня серотонина, циркулирующего в нашем мозгу, – цитирует она нейробиолога Никола Груича. – Новое исследование на мышах, проведенное ETH Zurich, только что разработало механизм, лежащий в основе этих реакций. Эффект был настолько сильным, что мы сразу поняли – мы вплотную подошли к какому-то очень важному открытию.

За всеми подобными изменениями может стоять нейротрансмиттер орексин, также известный как гипокретин.

Его клетки называются нейроны орексина.

Они отходят от гипоталамуса – крошечной структуры глубоко внутри нашего мозга, направляющей гормональные реакции нашего организма на остальные органы.

Нейроны орексина проецируются в разные области мозга с особенно сильными связями в областях нашего возбуждения и вознаграждения. Мы уже знаем, что благодаря этим связям они регулируют переключение между нашими сознательными, бодрствующими системами в автоматические состояния сна, но их роль в более мимолетных состояниях возбуждения до сих пор не была полностью понята.

Груич и его коллеги стимулировали эти специфические клетки у живых мышей и с помощью двухфотонной микроскопии наблюдали, как их активность соотносится с размером зрачка.

Когда некоторые из этих нейронов активировались, зрачки расширились.

– Довольно часто эффекты нейростимуляции терялись  в шуме данных измерений, – пояснил Гурич. – Нам приходилось их тщательно фильтровать, чтобы найти. На этот раз все было по-другому. Эффект был очевиден.

Некоторые группы этих нейронов не изменяли размер зрачка, но влияли на системы вознаграждения, в то время как другие влияли на активацию зрачка и системы вознаграждения. Расширение и сужение зрачка также зависели от дозы. Все это показывает прямую взаимосвязь между системой орексинергических нейронов и процессом расширения зрачков.

– Зрачки точно показывают нам, насколько активны нейроны орексина в гипоталамусе, – рассказал нейробиолог Денис Бурдаков. – Норадреналиновые нейроны при этом являются рабами нейронов орексина. Ранее считалось, что норадреналиновая система контролирует реакции наших зрачков, но данные исследования показывают, что на самом деле эти клетки модулируют реакции нейронов орексина.

Их участие связывает наши повышенные эмоциональные состояния – ту же адреналиновую реакцию на страх, последствие наркотических эффектов – с состоянием наших зрачков.

Но у мышей без нейронов орексина зрачки продолжали оставаться суженными даже в тот момент, когда они отдыхали. При этом, когда они бегали, их зрачки были расширены. 

– Это свидетельствует о том, что есть и другие причины, влияющие на нашу нервную систему, и провоцирующие совершенно иное состояние возбуждения, – пояснили исследователи.

Так как нейроны орексина играют центральную роль во многих системах, повреждение или потеря этих клеток может способствовать развитию многочисленных неврологических расстройств, включая нарушения сна. Речь о нарколепсии и болезни Альцгеймера. Исследователи продолжают исследования.