Исследователи впервые визуализировали полную сеть кровеносных сосудов в коре головного мозга бодрствующих мышей и обнаружили, что кровеносные сосуды ритмично расширяются и сокращаются, вызывая «волны», распространяющиеся по поверхности мозга. Функция таких волн остается загадкой. Работа опубликована в журнале Neuron.
Credit: Neuron (2024). DOI: 10.1016/j.neuron.2024.04.034
Сеть эластичных и активно пульсирующих сосудов, несущих оксигенированную кровь, охватывает поверхность мозга, прежде чем проникнуть в кору. Там они входят во вторую сеть капилляров, которые снабжают кислородом более глубокие слои ткани.
Исследуя кровоток на поверхности мозга в реальном времени, исследователи увидели, что в дополнение к импульсам кровотока, которые происходят с каждым ударом сердца, то есть обычной пульсацией сосудов, существуют более медленные волны изменений кровотока, которые распространяются по мозгу и происходят примерно каждые десять секунд. Эти дополнительные сокращения сосудов обеспечивают до 20% от всего кровоснабжения мозга. Удивительно, но этот феномен был слабо связан с изменениями мозговой активности. То есть ни электрическая мозговая активность, ни частота и сила сердечных сообщений не связаны с этими волнами — она автономна.
Возможно, это ритмичное усиление кровотока выполняет задачу усиления обменных процессов, утилизацию продуктов жизнедеятельности от клеток мозга. и другие материалы удаляются из жидкости, окружающей мозговые клетки. Альтернативная версия состоит в том, что, поскольку волны сокращения кровеносных сосудов движутся в разных направлениях, авторы предполагают, что эти импульсы могут участвовать в смешивании жидкости вокруг тканей мозга, а не в активном перемещении ее в заданном направлении.
Независимо от этого, эта смешивающая активность может помочь в удалении продуктов обмена из мозга в окружающую его спинномозговую жидкость. Этот процесс считается важным защитным механизмом при различных неврологических расстройств, таких как болезнь Альцгеймера деменции, и более активен во время сна.
Эти открытия также могут повлиять на современные подходы к интерпретации МРТ-сканирования, которое визуализирует сосуды мозга и оксигенацию крови в структурах мозга по мере их активации. Однако автономность этих волн от волн мозговой активности добавляет загадочности. Авторы исследования советуют быть внимательными при интерпретации результатов фМРТ.
Текст: Дарья Тюльганова
Thomas Broggini et al, Long-wavelength traveling waves of vasomotion modulate the perfusion of cortex, Neuron (2024). DOI: 10.1016/j.neuron.2024.04.034
