Vědci objevili skrytý „čisticí“ efekt mozku vyvolaný pohybem

Foto: Penn State

Skrytý efekt pohybu na zdraví mozku

Autor původního článku: redakce

Vědci z Penn State objevili překvapivý vztah mezi jednoduchým pohybem těla a zdravím mozku: pokaždé, když napnete břišní svaly – i jen mírně – váš mozek se může jemně pohybovat uvnitř lebky. Tento jemný pohyb, vyvolaný změnami tlaku v propojených krevních cévách, se zdá pomáhat cirkulaci mozkomíšního moku kolem mozku, což potenciálně pomáhá odplavovat škodlivý odpad.

Mechanické spojení mezi pohybem a zdravím mozku

Patrick Drew, profesor inženýrských věd a mechaniky, neurochirurgie, biologie a biomedicínského inženýrství na Penn State, uvedl, že nálezy staví na dřívějším výzkumu, jak spánek a ztráta neuronů ovlivňují časování toku mozkomíšního moku v mozku. „Náš výzkum vysvětluje, jak může pouhý pohyb sloužit jako důležitý fyziologický mechanismus podporující zdraví mozku,“ řekl Drew, hlavní autor studie. „V této studii jsme zjistili, že když se břišní svaly stahují, tlačí krev z břicha do míchy, podobně jako v hydraulickém systému, čímž se aplikuje tlak na mozek a způsobuje jeho pohyb. Simulace ukazují, že tento jemný pohyb mozku pohání tok tekutin v mozku a kolem něj. Předpokládá se, že pohyb tekutin v mozku je důležitý pro odstraňování odpadu a prevenci neurodegenerativních poruch. Náš výzkum ukazuje, že trochu pohybu je dobré a může to být další důvod, proč je cvičení dobré pro zdraví našeho mozku.“

Zobrazení pohybu mozku vyvolaného svalovými kontrakcemi

Aby tento proces pozorovali, vědci studovali pohybující se myši pomocí dvou pokročilých zobrazovacích technik. Dvoufotonová mikroskopie poskytla detailní snímky živé tkáně, zatímco mikrokomputovaná tomografie nabídla vysoce rozlišené 3D pohledy na celé orgány. Zjistili, že mozek se posunul těsně před tím, než se zvířata pohnula, ihned poté, co se břišní svaly stáhly, aby zahájily pohyb. Aby potvrdili, že klíčovým faktorem byl břišní tlak, tým aplikoval jemný, kontrolovaný tlak na břicha lehce anestetizovaných myší. Nebyl zapojen žádný jiný pohyb. Úroveň tlaku byla nižší než to, co člověk zažívá během měření krevního tlaku, přesto to způsobilo pohyb mozku.

Simulace ukazují, jak může tekutina proudit mozkem

Po potvrzení, že kontrakce břišních svalů způsobují pohyb mozku, se vědci zaměřili na další otázku: jak tento pohyb ovlivňuje tok tekutin. V té době žádné zobrazovací metody nemohly zachytit rychlé a složité chování mozkomíšního moku v detailu. „Naštěstí náš interdisciplinární tým na Penn State byl schopen vyvinout tyto techniky, včetně provádění zobrazovacích experimentů na živých myších a vytváření počítačových simulací pohybu tekutin,“ řekl Drew. „Tato kombinace odbornosti je tak důležitá pro pochopení těchto typů složitých systémů a jak ovlivňují zdraví.“

Dopady na zdraví mozku a prevenci nemocí

Drew poznamenal, že je zapotřebí dalšího výzkumu, aby se zjistilo, jak se tyto nálezy vztahují na lidi. Nicméně výsledky naznačují, že každodenní pohyb může pomoci cirkulaci mozkomíšního moku mozkem, což pomáhá při odstraňování odpadu a možná snižuje riziko neurodegenerativních onemocnění spojených s hromaděním odpadu. „Tento druh pohybu je tak malý. Je to to, co se generuje, když chodíte nebo jen stahujete břišní svaly, což děláte, když se zapojujete do jakéhokoli fyzického chování. Mohlo by to mít takový rozdíl pro vaše zdraví mozku,“ řekl Drew.

Výzkumný tým a financování

Spoluautoři zahrnují C. Spencera Garborga, postdoktorandského výzkumníka v Drewově laboratoři; Beatrice Ghitti, která byla postdoktorandským výzkumníkem pod dohledem Costanza a Drewa a nyní je vědeckou pracovnicí na University of Auckland; Qingguang Zhang, který byl asistentem výzkumného profesora v Drewově laboratoři a nyní je asistentem profesora fyziologie na Michigan State University; Joseph M. Ricotta, který byl postdoktorandským výzkumníkem v Drewově laboratoři; Noah Frank, který získal bakalářský titul v oboru strojního inženýrství na Penn State; Sara J. Mueller, která vedla Penn State Center for Quantitative Imaging a nyní je výkonnou ředitelkou Wildlife Leadership Academy; Denver L. Greenawalt a Hyunseok Lee, postgraduální studenti na Penn State; Kevin L. Turner a Ravi T. Kedarasetti, kteří získali doktoráty na Penn State pod společným dohledem Drewa a Costanza; a Marceline Mostafa, která získala bakalářský titul v oboru biologie. Zobrazování pomocí mikrokomputované tomografie pro tento projekt bylo provedeno v Penn State Center for Quantitative Imaging, institutu pro výzkum energie a životního prostředí. Výzkum byl podpořen Národními instituty zdraví, Pennsylvánským ministerstvem zdravotnictví a Americkou asociací pro srdce.