血液像漣漪一樣在大腦中流動(dòng)。紅色表示血管隨著血流增加而擴(kuò)張

研究人員首次可視化展示了清醒小鼠大腦皮層上完整的血管網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)血管有規(guī)律地?cái)U(kuò)張和收縮，從而在大腦表面形成“波動(dòng)”。

美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院

5月29日消息

由加州大學(xué)圣地亞哥分校（University of California San Diego，UCSD）研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一項(xiàng)研究，首次可視化展示了清醒小鼠大腦皮層上完整的血管網(wǎng)絡(luò)，發(fā)現(xiàn)血管會(huì)節(jié)律性地?cái)U(kuò)張和收縮，從而在大腦表面形成“波動(dòng)”。增進(jìn)了人們對(duì)大腦如何接收血液供應(yīng)的理解，盡管這些波動(dòng)的功能仍然是一個(gè)謎。研究結(jié)果近日發(fā)表在《神經(jīng)元》（Neuron）雜志上。

研究于2024年5月22日發(fā)表在《Neuron》（最新影響因子：16.2）雜志上

在進(jìn)入大腦皮層之前，一個(gè)由彈性血管和主動(dòng)泵送血管組成的網(wǎng)絡(luò)攜帶著氧合血液，橫跨大腦表面。在那里，它們進(jìn)入第二個(gè)毛細(xì)血管網(wǎng)絡(luò)，向組織深處提供氧氣。

通過(guò)基于物理的實(shí)驗(yàn)方法和分析，研究人員發(fā)現(xiàn)，除了每次心跳時(shí)出現(xiàn)的血流脈沖外，還有緩慢的血流變化波，它席卷整個(gè)大腦，大約每 10 秒發(fā)生一次。伴隨這些慢波而發(fā)生的血流量變化高達(dá)整個(gè)腦血供的 20%。令人驚訝的是，這種現(xiàn)象與大腦活動(dòng)的變化只有微弱的聯(lián)系。

該研究通訊作者UCSD生物科學(xué)學(xué)院神經(jīng)生物系 David Kleinfeld 教授

這些波動(dòng)在血管中產(chǎn)生了可見(jiàn)的凸起，這將有助于混合腦細(xì)胞周圍的液體。這對(duì)如何從圍繞腦細(xì)胞的液體中去除廢物和其他物質(zhì)有重要影響。

由于凸起的血管波動(dòng)向各個(gè)方向移動(dòng)，作者推測(cè)，血管的擴(kuò)脹和收縮脈沖更可能參與混合周圍的液體，而不是主動(dòng)將其推向某個(gè)特定方向。

無(wú)論如何，這種混合活動(dòng)可能有助于將錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)和其他成分從大腦中移除到周圍的腦脊液中。這一過(guò)程被認(rèn)為是針對(duì)各種神經(jīng)疾病（如阿爾茨海默病和其他相關(guān)失智癥）的一種重要保護(hù)機(jī)制，并在睡眠期間更加活躍。

這些發(fā)現(xiàn)還可能影響當(dāng)前解讀功能性磁共振成像（fMRI）掃描的方法，fMRI 掃描測(cè)量大腦結(jié)構(gòu)在激活時(shí)的血氧變化。具體來(lái)說(shuō)，這些血流變化波在很大程度上獨(dú)立于大腦活動(dòng)的發(fā)現(xiàn)表明，在解釋 fMRI 數(shù)據(jù)和大腦激活之間的聯(lián)系時(shí)，需要考慮一個(gè)新的復(fù)雜性。令人驚訝的是，這種現(xiàn)象與大腦活動(dòng)的變化只有微弱的聯(lián)系。

創(chuàng)立于1960年的加州大學(xué)圣地亞哥分校

參考文獻(xiàn)

Source：NIH/National Institute of Neurological Disorders and Stroke

Blood flow makes waves across the surface of the mouse brain

Reference：

Thomas Broggini, Jacob Duckworth, Xiang Ji, Rui Liu, Xinyue Xia, Philipp Mächler, Iftach Shaked, Leon Paul Munting, Satish Iyengar, Michael Kotlikoff, Susanne J. van Veluw, Massimo Vergassola, Gal Mishne, David Kleinfeld. Long-wavelength traveling waves of vasomotion modulate the perfusion of cortex. Neuron, 2024; DOI: 10.1016/j.neuron.2024.04.034

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       原文標(biāo)題 : 血流波動(dòng)席卷大腦表面