Кровоток создает волны по поверхности мозга мыши

Исследователи впервые визуализировали полную сеть кровеносных сосудов в коре головного мозга бодрствующих мышей и обнаружили, что кровеносные сосуды ритмично расширяются и сжимаются, что приводит к «волнам», омывающим поверхность мозга. Эти результаты улучшают понимание того, как мозг получает кровь, хотя функция волн остается загадкой.

Работа опубликована в журнале Нейрон.

Сеть эластичных и активно перекачивающих сосудов, несущих насыщенную кислородом кровь, охватывает поверхность мозга, прежде чем попасть в кору. Там они питаются второй сетью капилляров, которые доставляют кислород глубже в ткани.

Используя экспериментальные методы и анализ, основанные на физике, исследователи увидели, что в дополнение к импульсам кровотока, возникающим при каждом ударе сердца, существуют более медленные волны изменений кровотока, которые проносятся по мозгу и происходят примерно раз в десять секунд. Изменение кровотока, происходящее при этих медленных волнах, составляло до 20% всего кровоснабжения мозга. Удивительно, но этот феномен был лишь слабо связан с изменениями в активности мозга.

Волны создают видимые выпуклости в кровеносных сосудах, которые помогают перемешивать жидкость вокруг клеток мозга. Это влияет на то, как отходы и другие материалы удаляются из жидкости, окружающей клетки мозга. Поскольку волны выпуклых кровеносных сосудов движутся в разных направлениях, авторы предполагают, что импульсы расширения и сжатия кровеносных сосудов, скорее всего, участвуют в перемешивании жидкости вокруг них, а не в активном перемещении ее в заданном направлении.

Тем не менее, эта смешивающая активность может помочь в удалении неправильно свернутых белков и других компонентов из мозга в окружающую его спинномозговую жидкость. Этот процесс считается важным защитным механизмом при различных неврологических расстройствах, таких как болезнь Альцгеймера и другие родственные деменции, и более активен во время сна.

Эти результаты могут также повлиять на современные подходы к интерпретации результатов фМРТ, которые измеряют изменения оксигенации крови в структурах мозга по мере их активации. В частности, тот факт, что эти волны изменений кровотока происходят в значительной степени независимо от активности мозга, предполагает новый уровень сложности, который следует учитывать при интерпретации связи между данными фМРТ и активацией мозга.