Почти все нейроны мозга либо возбуждают соседей, либо тормозят их. За первое отвечает глутамат, за второе гамма-аминомасляная кислота (ГАМК). Если сравнить мозг с автомобилем, глутамат — педаль газа, а ГАМК — тормоз. Для безопасной езды нужны обе.

Глутамат: газ

Глутаминовая кислота в виде глутамата — основной возбуждающий медиатор: на нём работает большинство связей между нейронами коры. Он действует через несколько типов рецепторов. Два главных — AMPA (быстрый) и NMDA. Рецептор NMDA особенный: он открывается, только когда приходит сигнал и клетка уже достаточно возбуждена. Такое «совпадение» делает его ключом к обучению: именно через NMDA-рецепторы возникает долговременная потенциация, усиление связи между клетками, считающееся основой памяти (см. «Синапсы» и «Нейропластичность»).

У глутамата есть тёмная сторона. Избыток его, как при инсульте или травме, убивает нейроны: клетки перегружаются кальцием. Это называют эксайтотоксичностью. Кетамин блокирует NMDA-рецепторы и применяется как анестетик, а в малых дозах изучается при депрессии под наблюдением врача. Глутамат из еды (в том числе добавка глутамат натрия) в мозг почти не попадает: его не пускает гематоэнцефалический барьер (см. «Гематоэнцефалический барьер»), поэтому популярные страхи вокруг неё преувеличены.

ГАМК: тормоз

ГАМК вырабатывается из того же глутамата ферментом глутаматдекарбоксилазой. Её клетки — тормозные интернейроны, которые составляют примерно пятую часть нейронов коры. Они не просто гасят активность. Они задают ритм: согласованные колебания, например гамма-ритм, связанные с вниманием и восприятием, поддерживаются работой ГАМК-клеток.

У ГАМК два вида рецепторов: ГАМК-А (быстрые каналы, пропускающие хлор) и ГАМК-В (медленные). На ГАМК-А-рецепторы действуют:

  • бензодиазепины (успокоительные, снотворные) — усиливают тормозное действие;
  • алкоголь — усиливает ГАМК и ослабляет NMDA, отсюда расслабление, нарушение координации и памяти;
  • общие анестетики, например пропофол;
  • барбитураты, которые использовались прежде и опаснее.

Любопытная деталь: в развивающемся мозге ГАМК может возбуждать нейроны, потому что в незрелых клетках много хлора. Позднее ситуация меняется на привычную.

Баланс

Когда равновесие нарушено, возникают расстройства. При эпилепсии не хватает торможения или избыточно возбуждение (см. «Эпилепсия: что это»). Резкая отмена алкоголя или бензодиазепинов у зависимых вызывает судороги, потому что мозг успел приспособиться к избыточному торможению, а привычного «тормоза» не стало. Гипотеза о нарушении баланса возбуждения и торможения обсуждается и при аутизме, шизофрении и тревоге, но данные неоднозначны.

Практический вывод: лекарства, действующие на ГАМК и глутамат, нельзя принимать и отменять самостоятельно.