По сравнению с компьютерами, мозг может выполнять вычисления с очень низким потреблением энергии. Однако наше понимание того, как биологический мозг управляет энергией, все еще неполное. Однако известно, что в мозгу спонтанно происходят циклы расширения и сужения кровеносных сосудов, или вазодвижение, и этот процесс, вероятно, способствует усилению циркуляции энергетических питательных веществ и выведению ненужных материалов.
Исследователи из Университета Тохоку разработали метод, который позволяет легко наблюдать и контролировать динамику кровеносных сосудов в мозге мышей . Это можно сделать либо через неповрежденный череп мыши, либо глубоко в мозг с помощью имплантированного оптического волокна.
Результаты были подробно описаны в журнале eLife 17 апреля 2024 года.
Поскольку сообщалось, что сенсорные стимулы могут вызывать расширение кровеносных сосудов или гиперемию, исследователи попытались вызвать вазодвижение, предъявляя мышам визуальные стимулы. Они обнаружили, что когда мыши показывали горизонтально движущийся полосатый рисунок, который менял направление каждые две-три секунды, это вызывало реакцию в кровеносных сосудах мыши , соответствующую скорости рисунка.
Мышам проводили 15-минутные сеансы визуальной тренировки, чередующиеся с часовыми периодами отдыха четыре раза в день. При таких интервальных тренировках амплитуда синхронизированных вазодвижений постепенно увеличивалась. Интересно, что зрительно-индуцированная вазомотория не ограничивалась областью коры головного мозга, отвечающей за обработку зрительной информации. Другими словами, синхронизированные вазодвижения распространяются по всему мозгу.
«Синхронизированное движение сосудов можно вызвать с помощью медленно колеблющихся зрительных стимулов», — говорит профессор Ко Мацуи из лаборатории суперсетевой физиологии мозга Университета Тохоку, который руководил исследованием. «Такое улучшение механизмов кровообращения может улучшить способность мозга обрабатывать информацию».
Хотя давно известно, что изменения в нейронных связях поддерживают обучение и память, пластичность вазомоции ранее не была описана. Мацуи и его коллеги обнаружили, что определенный визуальный паттерн заставляет глаза больше двигаться, и это улучшение движения глаз зависит от изменений в мозжечке. Исследователи также заметили, что активность кровеносных сосудов в мозжечке синхронизируется с оптокинетическим моторным обучением.
Ведущий исследователь Даичи Сасаки считает, что синхронизированные вазомоторные движения, которые эффективно доставляют кислород и глюкозу, могут улучшить способности к обучению.
Он заявляет: «Наш следующий шаг — изучить преимущества синхронизации вазомоторных движений. Это может помочь очиститься от отходов, таких как бета-амилоид , потенциально задерживая или предотвращая деменцию. Восстановление после инсульта также может выиграть от лучшего энергоснабжения и удаления отходов. Кроме того, синхронизированная вазомоторная деятельность может даже помочь повысить интеллект, превосходящий наши естественные возможности».
Теги: кровь
