6 Minutės
Kai kitą kartą užklups žiovulys, prisiminkite: tą žandikaulio ištempimą gali lydėti poslinkis to pačio skysčio, kuris apsaugo ir amortizuoja jūsų smegenis. Australijos mokslininkai, panaudoję magnetinio rezonanso tomografiją (MRT), atskleidė netikėtą cerebrospinalinio skysčio (CSF) judėjimą žiovulio metu — poslinkį, kuris skiriasi nuo to, kas vyksta gilaus įkvėpimo metu, ir gali suteikti užuominų, kodėl žiovulys evoliucionavo.
Tyrimo detaliai ir ką parodė skenavimai
Новės Pietų Velsas universiteto (University of New South Wales) mokslininkai skenavo galvą ir kaklą 22 sveikų suaugusiųjų, prašydami jų atlikti įvairius elgesio modelius: žiovauti, giliai įkvėpti, stengtis sulaikyti žiovulį ir kvėpuoti įprastai. Komanda fiksavo tiek kraujo, tiek cerebrospinalinio skysčio tėkmę kaukolės ir kaklo srityse, siekdama nustatyti, kaip šie veiksmai veikia smegenų vidinę „hidrauliką“.
Gilus įkvėpimas ir žiovai abu padidino kraujo nutekėjimą iš smegenų, pokytį, kuris sudaro vietos šviežiam arteriniam pritekėjimui. Tačiau netikėtumas pasirodė CSF srauto elgsenoje: žiovai linkę stumti cerebrospinalinį skystį tolyn nuo smegenų, tuo tarpu gilus įkvėpimas nesukelia tokios krypties judesio. Tyrimo autoriai šį reiškinį apibūdina kaip judėjimą priešinga kryptimi nei vyksta giliai įkvėpus.
Skenai parodė, kad žiovuliai gali išstumti CSF tolyn nuo smegenų — modelį, kuris nepasikartoja įprasto gilaus įkvėpimo metu.
Toks CSF poslinkis nepasireiškė kiekviename dalyvyje, ir jis pastebėtas rečiau vyrų grupėje — nors tyrėjai pabrėžia, kad pats magnetinio rezonanso skenerio aplinkos triukšmas ar ribojimai galėjo daryti įtaką matavimams. Dar viena įdomi aprašyta detalė: žiovulio pradinėje fazėje daugelyje dalyvių karotidinės arterijos kraujo srautas į smegenis padidėdavo maždaug trečdaliu, kas gali reikšti, kad žiovulys atlieka kelias fiziologines funkcijas.
Be vidurkių pagal grupes, komanda nustatė, kad kiekvienas savanoris turėjo unikalų žiovulio „parašą“. Kiekvieno žmogaus žiovuliai linkę kartotis to paties vidinio laiko ir motorinės sekos pagalba, kai jie žiovauja kelis kartus. Tyrėjai tai traktuoja kaip įrodymą apie centrinio moteriško modelio generatoriaus egzistavimą — įgimtą neurologinę programą, kuri generuoja būdingą žiovulio motorinę seką, o ne tik elgesį, įgytą per patirtį.
Tyrimas kol kas prieinamas kaip preprint straipsnis bioRxiv ir dar neperėjo bendražygiško recenzavimo (peer review) stadijos, tačiau jis papildo ilgai trunkančią mįslę naujais duomenimis. Ar žiovulys yra vien tik mechaninis refleksas, siejamas su kvėpavimu? Ar jis atlieka sudėtingesnę funkciją: išplauna atliekas, pertvarko skysčių pasiskirstymą arba netgi vėsina neuroninį audinį?
Norint geriau suprasti šio tyrimo rezultatus, verta trumpai aptarti kelių svarbių komponentų ir terminų reikšmę: cerebrospinalinis skystis (CSF) atlieka mechaninę apsaugą, transportuoja metabolitus ir dalyvauja homeostazės kontrole; glifmatinė (glympatinė) sistema arba smegenų „išvalymo“ mechanizmai yra susiję su CSF ir tarpląstelinio skysčio mainais; intrakranijinis (kaukolės vidinis) spaudimas trumpam keičiasi priklausomai nuo kvėpavimo, širdies pulso ir kitų biomechaninių veiksnių. Šis kontekstas padeda suprasti, kodėl poslinkiai, kuriuos fiksavo MRT, gali būti fiziologiškai svarbūs.
Eksperto įžvalgos
„Mintis, kad vienas, stereotipinis judesys galėtų padėti judinti CSF, yra intriguojanti,“ sako dr. Claire Hammond, neurologė, tyrinėjanti smegenų išsipūtimo ir valymo mechanizmus. „Mes jau žinome, kad miegas ir kraujagyslių pulsuacijos padeda glympatinei sistemai šalinti metabolitus. Jei žiovulys papildomai prisideda prie šio proceso, atsiveria testuojamos hipotezės apie kasdienius elgesius ir smegenų sveikatą.“
Tyrimo autoriai pateikia kelių galimų paaiškinimų: žiovulio mechaninė funkcija smegenų „išvalymui“ — skatinant mainus tarp CSF ir tarpląstelinių skysčių — ir termoreguliacinė funkcija, kai žandikaulio bei kvėpavimo judesiai padeda atvėsinti gilias smegenų struktūras. Padidėjęs veninio nutekėjimo srautas, stebėtas tiek žiovulių, tiek gilių įkvėpimų metu, palaiko idėją, kad šie veiksmai trumpam keičia intrakranijinį spaudimą ir taip atveria „langus“ skysčių mainams.
Praktiniu požiūriu, išvados yra preliminarios. Imtis yra nedidelė, reiškinys nebuvo universalus tarp visų tiriamųjų, o įrangos artefaktai galėjo iškreipti dalį matavimų. Visgi rezultatai suteikia aiškų tolimesnių veiksmų planą: didesnės imtys, sinchroniniai intrakranijinio spaudimo ar temperatūros matavimai ir eksperimentai, susiejantys žiovulio elgesį su metabolinio valymo žymenimis, padėtų iš judančių vaizdų pereiti prie mechanistinio supratimo.
Tyrimas taip pat pateikia įdomų faktą: didesnės smegenys linkusios turėti ilgesnius žiovulius, o tai gali paaiškinti, kodėl žiovulys paplitęs daugelyje rūšių ir kodėl jo struktūra gali skalėti su neurono mase. Iki tol, kol pasirodys papildomi tyrimai, kuklus žiovulys lieka mažyte, užkrečiama mįsle, turinčia netikėtai didelių pasekmių smegenų skysčių judėjimo ir reguliavimo supratimui.
Platesnis šio tyrimo kontekstas susijęs su neurologijos ir miego mokslų sąveika. Smegenų „valymas“ miego metu yra aktyvios diskusijos objektas neurologijos bendruomenėje: glympatinė sistema, miego fazės, kraujagyslių tonusas ir kvėpavimo dinamika visi prisideda prie metabolitų šalinimo. Jei žiovulys iš tikrųjų prisideda prie šių procesų, tai gali keisti mūsų supratimą apie kasdienę smegenų „profilaktiką“ — nuo atsargingo požiūrio į miego higieną iki naujų prietaisų ir terapijų, skirtų pagerinti smegenų valymą sergančiųjų ar senėjančių pacientų grupėse.
Be to, žiovulio užuomazga kaip centrinės polinės generatoriaus rodiklis (angl. central pattern generator) atveria kelią neuromokslinėms studijoms, kurios nagrinėtų, kaip gimtosios motorinės programos integruojamos su autonominėmis funkcijomis — kraujotaka, kvėpavimu ir homeostaze. Tokie tyrimai gali išaiškinti, ar žiovulio pasikartojimas ir kontūrai koreliuoja su tam tikromis neurologinėmis būklėmis, pvz., neurodegeneracinėmis ligomis, kur išvalymo mechanizmai gali būti sutrikę.
Galiausiai, praktiškai orientuoti moksliniai žingsniai, rekomenduojami tyrimo autorių ir komentatorių, būtų šie: didesni, demografiškai įvairesni tyrimai; MRT derinimai su intrakranijiniu spaudimu ir temperatūros stebėjimu realiu laiku; bei biocheminiai analizės metodai, siekiant nustatyti, ar žiovulio metu keičiasi metabolitų koncentracijos CSF. Tokie metodai galėtų patvirtinti arba paneigti hipotezę, kad žiovulys prisideda prie smegenų valymo.
Apibendrinant, nors naujas MRT tyrimas dar nebaigtas recenzavimo procese, jo rezultatai praplečia diskusiją apie žiovulio biologiją: tai gali būti ne tik kvėpavimo refleksas, bet ir adaptacinis mechanizmas, susijęs su skysčių dinamika, termoreguliacija ir smegenų sveikata. Ateities tyrimai turės nuspręsti, ar žiovulio poveikis CSF yra reikšmingas kasdienei neurologinei homeostazei, ar tai daugiau įdomus fiziologinis niuansas.
Šaltinis: autoevolution
Palikite komentarą