Naukowcy odnajdują brakujące ogniwo pomiędzy pracą mózgu a krążeniem
Naukowcy doszli do tego, w jaki sposób układ nerwowy zwiększa przepływ krwi do mózgu. Odkrycie może pozwolić na lepsze zrozumienie wielu technik obrazowania mózgu wykorzystujących przepływ krwi do mózgu jako wyznacznik aktywności układu nerwowego. Może także rzucić więcej światła na rolęe osłabionego przepływu krwi do mózgu w takich chorobach układu nerwowego jak Alzheimer. Raport z badań, które częściowo finansowane były ze środków UE, opublikowano w ostatnim numerze czasopisma Neuron. Choć mózg to tylko 5% masy naszego ciała, jest on odpowiedzialny za zużycie 20% tlenu w naszym organizmie. W przeciwieństwie do mięśni i innych tkanek, mózg nie posiada wewnętrznych magazynów energii. Pozyskuje tlen i energię bezpośrednio z krwi; kiedy któraś z części mózgu aktywuje się, przepływ krwi do tej części mózgu wzmaga się, aby dostarczyć tlenu i energii potrzebnych do zwiększonej aktywności. Techniki obrazowania mózgu, jak np. badanie czynnościowe rezonansu magnetycznego (fMRI), korzystają z tej zależności pomiędzy przepływem krwi a aktywnością mózgu. Mimo to, do tej pory, mechanizm wykorzystywany przez mózg do regulowania tej zależności pozostawał niewyjaśniony. "Patrząc na obraz mózgu otrzymany techniką fMRI widzimy zasadniczo zmiany krążenia i natlenowania" - wyjaśnia Venkatesh N Murthy z Uniwersytetu Harvarda, jeden z autorów badania. "Ale ponieważ istnieje ścisły związek pomiędzy aktywnością układu nerwowego a krążeniem, jesteśmy w stanie obserwować aktywność mózgu poprzez zmiany krążenia. Lepsze zrozumienie sposobu, w jaki mózg powoduje nasilenie przepływu krwi pozwoli nam z kolei lepiej odczytać pracę mózgu, któraą jest przedmiotem zainteresowania, kiedy interpretujemy obrazy fMRI." W ramach ostatniego projektu specjaliści od układu nerwowego badali część mózgu myszy, zwaną opuszką węchową, która jest odpowiedzialna za zapachy. "Kiedy mysz napotka zapach, aktywują się miejsca na opuszce węchowej, co z kolei zwiększa krążenie w ich regionie" - mówi profesor Murthy. "Za pomocą zaawansowanej technologii mikroskopii optycznej policzyliśmy ilość i prędkość czerwonych krwinek przechodzących przez naczynia włosowate w tym rejonie." Naukowcy stwierdzili, że komórki zwane astrocytami są pośrednikiem odpowiedzialnym za to, aby przepływ krwi do różnych części mózgu odpowiadał ich poziomowi aktywności. Kiedy dana część mózgu zaczyna być aktywna, uwalnia molekuły zwane neurotransmiterami. Kiedy astrocyty wykryją ich obecność powodują rozszerzanie się naczyń krwionośnych, skutecznie zwiększając przepływ krwi do tej części mózgu. Według naukowców w procesie tym uczestniczy wiele różnych molekularnych ścieżek sygnalizacyjnych. Oprócz lepszego zrozumienia technik obrazowania mózgu, wyniki badań mogą także okazać się przydatne dla badających choroby układu nerwowego, jak np. chorobę Alzheimera, oraz starzenie się mózgu. Badania wykazują, że wraz z wiekiem lub rozwojem choroby układu nerwowego zdolność mózgu do dostosowywania krążenia do poziomu aktywności słabnie. Tajemnicą pozostaje, czy tego typu reakcje powodują pojawienie się symptomów ograniczenia zdolności poznawczych. Następnym zadaniem stojącym przez naukowcami jest zbadanie, czy mechanizmy funkcjonujące w opuszce węchowej działają także w innych częściach mózgu. Unijne wsparcie finansowe projektu zapewniono dzięki Stypendiom Marie Curie.