17.7: Regulacja neuronowa

Trawienie rozpoczyna się od fazy głowowej, która przygotowuje układ trawienny na przyjęcie pokarmu. Kiedy nasz mózg przetwarza wizualne lub węchowe informacje o jedzeniu, wyzwala impulsy w nerwach czaszkowych unerwiających gruczoły ślinowe i żołądek, aby przygotować się na jedzenie.

Faza głowowa to uwarunkowana lub wyuczona reakcja na znane pokarmy. Nasz apetyt lub pragnienie określonego pożywienia modyfikuje reakcje przygotowawcze kierowane przez mózg. Osoby oczekujące na szarlotkę mogą wytwarzać więcej śliny i burczeć w żołądku niż na brokuły. Apetyt i pożądanie są produktami podwzgórza i ciała migdałowatego — obszarów mózgu związanych z procesami trzewnymi i emocjami. Po fazie głowowej trawieniem steruje jelitowy układ nerwowy (ENS) jako odruch bezwarunkowy. Jednostki nie muszą uczyć się, jak trawić jedzenie; dzieje się tak niezależnie od tego, czy jest to szarlotka, czy brokuły.

ENS jest wyjątkowy pod tym względem, że działa (w większości) niezależnie od mózgu. Około 90% komunikacji to komunikaty wysyłane z ENS do mózgu, a nie odwrotnie. Te komunikaty przekazują mózgowi informacje o sytości, nudnościach lub wzdęciach.

ENS, będący częścią obwodowego układu nerwowego, jest również wyjątkowy pod tym względem, że zawiera zarówno neurony motoryczne, jak i czuciowe. Na przykład ENS kieruje ruchami mięśni gładkich, które ubijają i napędzają pokarm wzdłuż przewodu pokarmowego — od przełyku do odbytu. Mózg natomiast kieruje mięśniami szkieletowymi, które wykonują świadome procesy, takie jak połykanie i defekacja.

Neurony czuciowe ENS wykrywają zmiany w żołądku i jelitach. Mechanoreceptory wykrywają rozciąganie i wzdęcie błony śluzowej żołądka i dwunastnicy, gdy pokarm dostaje się do tych jam. Chemoreceptory wykrywają następnie zmiany w składzie chemicznym treści pokarmowej—podobne do poziomu pH oraz obecność białek i tłuszczów. Informacje te wykorzystywane są do napędzania każdego etapu trawienia i koordynacji z układem hormonalnym w celu uwalniania hormonów trawiennych.

Układ ENS zawiera 200–600 milionów neuronów i czasami nazywany jest “małym mózgiem“. Wykorzystuje wiele tych samych neuroprzekaźników, co centralny układ nerwowy (OUN) i mózg. Z tego powodu neurony w układzie nerwowym są podatne na te same uszkodzenia neurologiczne, co neurony mózgu, co tworzy powiązanie między zaburzeniami jelitowymi a zaburzeniami neurologicznymi. Na przykład u osób chorych na chorobę Parkinsona neurony zarówno w ENS, jak i w mózgu wykazują podobne objawy chorobowe, takie jak wtręty alfa-synukleiny i prawdopodobnie ciała Lewy'ego.

Podczas pierwszej części trawienia, fazy głowowej, mózg reaguje na powiązane bodźce, takie jak wizualne lub węchowe informacje o jedzeniu, zanim jeszcze dostanie się ono do ust.

Taka kontrola stanu ma na celu przygotowanie układu pokarmowego poprzez wyzwalanie impulsów nerwowych w nerwach czaszkowych, które unowocześniają gruczoły ślinowe w celu produkcji większej ilości śliny. Aktywowany jest również nerw błędny, który zwiększa produkcję soków żołądkowych w żołądku.

Po połknięciu pokarmu trawienie staje się bezwarunkowym odruchem regulowanym przez gałąź autonomicznego układu nerwowego zwaną jelitowym układem nerwowym lub ENS, która reguluje ruchy mięśni gładkich, które ubijają i napędzają pokarm wzdłuż przewodu pokarmowego, od przełyku do odbytu.

Pojawienie się pokarmu w żołądku podczas fazy żołądkowej rozciąga ściany, a wzdęcie jest wykrywane przez mechanoreceptory w ENS. Inne receptory czuciowe, chemoreceptory, wykrywają zmiany pH w żołądku, gdy pokarm zamienia się w treść pokarmową, płynną mieszaninę pokarmu i soków żołądkowych. 

W fazie jelitowej, gdy treść pokarmowa przemieszcza się do dwunastnicy, początku jelita cienkiego, aktywowane są podobne receptory. Zarówno w fazie żołądkowej, jak i jelitowej aktywacja receptorów ENS jest związana z wydzielaniem hormonów trawiennych, ustanawiając związek neuroendokrynny w trawieniu.