Activitatea mușchilor centrali reglează rapid fluxul sanguin în creier
Activarea mușchilor centrali, prin mișcare, exerciții sau chiar tuse, poate fi un regulator esențial al fluxului sanguin în creier.
Cercetătorii de la Penn State au descoperit că, atunci când corpul se mișcă, contracția mușchilor abdominali crește presiunea în vasele de sânge conectate la creier prin coloana vertebrală. Această presiune crescută generează constricții ultrarapide ale venelor majore din creier, sporind temporar fluxul sanguin. Înțelegerea modului în care regularea fluxului sanguin în creier este influențată de mișcarea corpului ar putea ajuta la explicarea legăturii dintre exercițiu și sănătatea creierului sau de ce migrenele și durerile de cap pot deveni mai severe în timpul mișcării, conform echipei de cercetare.
Un articol care descrie cercetarea, realizată pe șoareci, apare săptămâna aceasta în Proceedings of the National Academy of Sciences.
Comportamentele cotidiene schimbă constant starea mecanică a corpului. Activități precum mersul, alergatul sau mișcările involuntare, cum ar fi respirația sau tusea, pot modifica presiunile din organism, au explicat cercetătorii. Această lucrare identifică un aspect anterior subapreciat al fiziologiei normale a creierului – fluxul sanguin nu este reglat doar de semnale locale, ci este conectat la mișcările din alte părți ale corpului – oferind un nou cadru pentru a înțelege interacțiunea dintre creier și corp.
„Creierul poate fi protejat în interiorul craniului, dar nu este izolat de forțele mecanice generate de restul corpului”, a declarat Qingguang Zhang, care a fost profesor asistent de cercetare în științe inginerești la Penn State când a început cercetarea și acum este profesor asistent de fiziologie la Universitatea de Stat din Michigan, autor principal al lucrării. „Am fost surprinși de cât de rapid și constant au răspuns venele la mișcare. Creierul este adesea studiat ca și cum circulația sa este reglată independent de restul corpului. Descoperirile noastre arată că semnalele mecanice generate de corp pot avea consecințe imediate asupra circulației din interiorul craniului.”
Cercetarea a fost realizată pe șoareci, dar echipa a explicat că structurile fiziologice sunt extrem de similare în oameni. Aceștia suspectează că relația dintre contracția abdominală, mișcare și fluxul sanguin în creier este similară și la oameni.
Patrick Drew, profesor de biologie, științe inginerești, neurochirurgie și inginerie biomedicală la Penn State și lider al echipei de cercetare, a comparat conexiunile cu sistemul de apă al unui oraș.
„Sistemul de apă al unui oraș trebuie să fie capabil să se adapteze diferitelor nevoi de utilizare, fie că este vorba de un bloc de apartamente, o casă unifamilială sau chiar un stadion plin în ziua meciului. Fluxul sanguin din organism trebuie să fie controlat cu precizie, deoarece diferite organe au nevoie de cantități diferite de sânge în momente diferite.”
De exemplu, în interiorul creierului, zonele active au nevoie de mai mult sânge decât părțile creierului care nu sunt utilizate în prezent. Acest control fin se realizează prin trei tipuri de vase de sânge: artere, capilare și vene. Arterele transportă sângele oxigenat de la plămâni la capilare, vasele de sânge mici care schimbă oxigenul și alte substanțe nutritive cu dioxidul de carbon și produsele de deșeu din celule și organe. Sângele se întoarce apoi la plămâni prin vene pentru a începe procesul din nou.
„Arterele și capilarele sunt înconjurate de mușchi care pot contracta pentru a controla cât sânge trece prin ele și din acest motiv, în general, sunt considerate principalii reglatorii ai fluxului sanguin”, a afirmat Drew, care este și director asociat al Huck Institutes of the Life Sciences de la Penn State. „Dacă o regiune a creierului are nevoie de mai mult sânge, poate trimite un semnal chimic către artere și capilare care le spune să se relaxeze și să crească fluxul. Venele au mai puțini mușchi, așa că am fost surprinși să vedem constricții extraordinar de rapide ale sinusului sagittal superior, vena mare care se află de-a lungul părții superioare a creierului și a venelor de legătură care se varsă în ea.”
Echipa a observat că constricția venelor din creier era corelată cu activarea mușchilor abdominali care are loc în timpul mișcărilor normale ale șoarecilor. Într-un studiu anterior, echipa demonstrase că contracția mușchilor abdominali poate provoca modificări ale presiunii din corp care mișcă ușor creierul, ajutând la circularea fluidului cerebrospinal care înconjoară creierul. Noua cercetare a stabilit o legătură directă între mușchii abdominali și regularea fluxului sanguin în creier, demonstrând că venele participă activ. În timp ce constricția arterelor se produce pe o scară de timp de o secundă sau câteva secunde, venele s-au constrâns mult mai repede, în aproximativ o zecime de secundă, ca răspuns la utilizarea mușchilor abdominali.
„Venele nu sunt doar țevi pasive”, a declarat Zhang. „Când ne gândim la regularea fluxului sanguin în creier, tendința este să ne concentrăm foarte mult pe artere. Rezultatele noastre subliniază cealaltă parte a circulației. Ce se întâmplă cu sângele pe măsură ce părăsește creierul poate fi la fel de dinamic și fiziologic important.”
Aceste vene se află în membrana care înconjoară și protejează creierul, numită dura. Cercetătorii au explicat că, deși creierul în sine nu are receptori ai durerii, există receptori ai durerii în dura care se consideră a fi asociați cu dureri de cap și migrene care ar putea fi influențate de mișcare și fluxul sanguin.
„Suntem interesați de înțelegerea mecanismelor fundamentale care controlează fluxul sanguin din creierul nostru”, a afirmat Drew. „Asemenea unui bun mecanic, care trebuie să înțeleagă cum funcționează o mașină pentru a diagnostica și a remedia o problemă cu motorul, dorim să înțelegem fluxul sanguin din creier pentru ca, în viitor, să fie mai ușor să recunoaștem problemele și să dezvoltăm potențiale tratamente și soluții.”
