Первое в своем роде исследование, проведенное учеными из штата Джорджия, раскрывает удивительную новую информацию о взаимосвязи между активностью нейронов и кровотоком в глубине мозга, а также о том, как потребление соли влияет на мозг.
Когда нейроны активируются, это, как правило, приводит к быстрому увеличению кровяного потока в этой области. Эта взаимосвязь известна как сосудисто-нервное соединение или функциональная гиперемия, и происходит она за счет расширения кровеносных сосудов в головном мозге, называемых артериолами. Функциональная визуализация магнитных ресурсов (фМРТ) основана на концепции сосудисто-нервного взаимодействия: эксперты ищут области слабого кровотока для диагностики заболеваний головного мозга, пишет medicalxpress.com.
Однако предыдущие исследования сосудисто-нервного взаимодействия были ограничены поверхностными областями мозга (такими как кора головного мозга ), и ученые в основном изучали, как изменяется кровоток в ответ на сенсорные стимулы, поступающие из окружающей среды (например, зрительные или слуховые стимулы). Мало что известно о том, применимы ли те же принципы к более глубоким областям мозга, настроенным на стимулы, производимые самим телом, известные как интероцептивные сигналы.
Чтобы изучить эту взаимосвязь в глубоких областях мозга, междисциплинарная группа ученых во главе с доктором Хавьером Стерном, профессором нейробиологии в штате Джорджия и директором университетского центра нейровоспаления и кардиометаболических заболеваний, разработала новый подход, сочетающий хирургические методы и состояние здоровья. новейшая нейровизуализация. Команда сосредоточилась на гипоталамусе, глубокой области мозга, отвечающей за важные функции организма, включая питье, прием пищи, регулирование температуры тела и репродуктивную функцию. В исследовании, опубликованном в журнале Cell Reports , изучалось, как кровоток в гипоталамусе изменяется в ответ на потребление соли.
«Мы выбрали соль, потому что организму необходимо очень точно контролировать уровень натрия. У нас даже есть особые клетки, которые определяют, сколько соли в вашей крови», - сказал Стерн. «Когда вы принимаете соленую пищу, мозг ощущает это и активирует ряд компенсаторных механизмов, чтобы снизить уровень натрия».
Организм делает это отчасти путем активации нейронов, которые вызывают высвобождение вазопрессина, антидиуретического гормона, который играет ключевую роль в поддержании надлежащей концентрации соли. В отличие от предыдущих исследований, которые наблюдали положительную связь между активностью нейронов и повышенным кровотоком, исследователи обнаружили снижение кровотока, поскольку нейроны активировались в гипоталамусе.
«Полученные данные застали нас врасплох, потому что мы наблюдали сужение сосудов, которое является противоположностью тому, что большинство людей описывают в коре головного мозга в ответ на сенсорный стимул», - сказал Стерн. «Снижение кровотока обычно наблюдается в коре головного мозга при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера, после инсульта или ишемии».
Команда назвала это явление «обратным нервно-сосудистым сцеплением» или уменьшением кровотока, которое вызывает гипоксию. Они также наблюдали другие различия: в коре головного мозга реакция сосудов на стимулы очень локализована, и расширение происходит быстро. В гипоталамусе реакция была диффузной и происходила медленно, в течение длительного периода времени.
«Когда мы едим много соли, уровень натрия у нас остается повышенным в течение длительного времени», - сказал Стерн. «Мы считаем, что гипоксия - это механизм, который усиливает способность нейронов реагировать на длительную солевую стимуляцию, позволяя им оставаться активными в течение длительного периода».
Полученные результаты поднимают интересные вопросы о том, как гипертония может повлиять на мозг. Считается, что от 50 до 60 процентов гипертонии зависит от соли и вызвано чрезмерным потреблением соли. Исследовательская группа планирует изучить этот механизм обратной нервно-сосудистой связи на животных моделях, чтобы определить, способствует ли он патологии солевой гипертензии. Кроме того, они надеются использовать свой подход для изучения других областей мозга и заболеваний, включая депрессию, ожирение и нейродегенеративные состояния.
«Если вы хронически употребляете много соли, у вас будет гиперактивация нейронов вазопрессина. Этот механизм может затем вызвать чрезмерную гипоксию, которая может привести к повреждению тканей в головном мозге», - сказал Стерн. «Если мы сможем лучше понять этот процесс, мы сможем разработать новые цели, чтобы остановить эту зависимую от гипоксии активацию и, возможно, улучшить результаты лечения людей с повышенным артериальным давлением, зависимым от соли ».
Среди авторов исследования - Ранджан Рой и Фердинанд Альтхаммер, постдокторанты из Центра нейровоспаления и кардиометаболических заболеваний, Джордан Хамм, доцент нейробиологии в штате Джорджия, и коллеги из Университета Отаго в Новой Зеландии, Университета Августы и Университета Оберна. Исследование было поддержано Национальным институтом неврологических расстройств и инсульта.
