Как мозг учится дышать: гипоксия новорождённым не страшна

Когда человек растёт, он учится ползать, ходить, есть, говорить. Но оказывается, что приспосабливается к этому миру не только сам ребёнок, но и его мозг. Ему необходимо «научиться» даже таким, казалось бы, банальным вещам, как работа и адекватное питание (кровоснабжение). В статье, опубликованной в издании The Journal of Neuroscience в 2016 году, учёные показали, что у новорождённых, в отличие от взрослых людей, возбуждение нейронов не вызывает улучшение кровотока. Только при взрослении мозг постепенно усиливает корелляцию между нейронной активностью и кровоснабжением.


Эксперименты исследователи из лаборатории Элизабет Хиллман (Elizabeth Hillman), профессора Колумбийского университета в Нью-Йорке, проводили на генно-модифицированных мышах, несущих флуоресцентные метки генетически кодируемого индикатора кальция (GCaMP). Это важно, так как именно поток ионов кальция говорит учёным о повышении активности нейронов. Также они следили за динамикой содержания в тканях мозга оксигемоглобина, несущего кислород, и «пустого» дезоксигемоглобина. Стимулируя лапки или усики разновозрастных мышей, они измеряли и сравнивали активность нейронов, а также изменения в их кровоснабжении.

У новорождённых мышат сигнал появлялся только в одном полушарии, и лишь на 13 день стимуляция стала вызывать симметричную активность обоих полушарий. Также в первые дни жизни стимуляция нейронов не приводила к увеличению кровотока, так как сосуды, обеспечивающие полноценное питание, просто оказывались ещё не сформированными. А с течением времени связь кровотока и активности нейронов усиливалась.

Кроме того, при помощи флуоресценции окисленных и восстановленных флавопротеинов учёные измеряли насыщение тканей кислородом. По идее, неразвитая сеть сосудов не способна в полной мере обеспечивать мозг кислородом, поэтому такая гипоксия должна приводить к массовой гибели клеток, но мозг новорождённого более устойчив к ней, чем мозг взрослого.

Согласно предположениям авторов, такая устойчивость необходима для защиты мозга в первые минуты после рождения, при переходе к дыханию с помощью легких. Более того,  существует мнение, что гипоксия играет ключевую роль в процессах созревания нейронных сетей.


Текст: Neuronovosti.Ru

Rapid Postnatal Expansion of Neural Networks Occurs in an Environment of Altered Neurovascular and Neurometabolic Coupling by Mariel G. Kozberg, Ying Ma, Mohammed A. Shaik, Sharon H. Kim, and Elizabeth M. C. Hillman in The Journal of Neuroscience. Published online June 2016. doi: 10.1523/JNEUROSCI.2363-15.2016