Мозок мишей порухався у відповідь на рухи м’язів живота й навіть на невелике стиснення, яке для людини відчувалося б як стискання манжети тонометра. Моделювання показало, що такі рухи можуть сприяти виходу міжтканинної рідини в простір під павутинною оболонкою мозку. Такий вихід рідини разом із продуктами життєдіяльності нейронів може пояснити користь від фізичних вправ для здоров’я мозку та розумових здібностей. Дослідження опублікували в журналі Nature Neuroscience.
Чому вивчали вплив вправ на рух рідини в мозку?
Науковцям давно відомо про користь від фізичних вправ для роботи мозку: спершу дослідження показали, що навіть коротких тренувань достатньо для покращення пам’яті й уваги в старшому віці, а тренування лише на вихідних пов’язані з нижчим ризиком деменції, як і регулярні заняття спортом. Нещодавнє дослідження також показало, що вже після одного короткого тренування у людей зростає активність мозкових хвиль, пов’язаних із пам’яттю та навчанням, — раніше такий ефект виявляли на мишах.
Водночас, як вважають дослідники, на роботу мозку впливає рух внутрішньочерепної та міжклітинної рідини, адже мозок не має власних систем виведення продуктів життєдіяльності клітин. Так із рухом спинномозкової рідини пов’язали появу мігреней, а масаж обличчя запропонували використовувати для покращення відтоку цієї рідини та очищення мозку від патологічних білків. Оскільки попередні дослідження вже показували, що тренування можуть підвищувати внутрішньочерепний тиск у мишей, науковці Університету штату Пенсильванія вирішили на цих тваринах дослідити, як тренування впливають на рух мозку й рідини в ньому.
Як досліджували вплив рухів живота на мозок?
Щоб дослідити рухи мозку всередині черепа мишей, науковці використали двофотонну мікроскопію, яка дозволяє чітко візуалізувати живі тканини. Під час дослідження голову самців мишей закріпили та помістили під мікроскоп, а тіло тварин було вільним — вони бігли по сферичній біговій доріжці. У такому експерименті науковці зафіксували, як під час скорочення м’язів живота перед початком руху мозок тварини трохи зміщувався.
Щоб підтвердити, що це зміщення положення мозку пов’язане не з бігом, а саме зі скороченням м’язів живота, дослідники відстежили електричну активність м’язів живота та з’ясували, що їхнє скорочення передували руху мозку. Додатково науковці ввели тваринам легку анестезію та використали надувну манжету, щоб стискати м’язи живота. У відповідь на такий тиск мозок тварин починав зміщуватися всередині черепа, а після припинення тиску — повертався у вихідне положення.
Щоб з’ясувати, як саме тиск на живіт впливає на мозок, науковці ввели в кровоносну систему мишей реагент, завдяки якому її було краще видно при мікрокомп’ютерній томографії. Так дослідники з’ясували, що цей рух діє як гідравлічний насос: скорочення м’язів живота створювало тиск у місцевих судинах і цей тиск через хребет передавався до черепа та мозку.
Як рух мозку пов’язаний із його очищенням від продуктів життєдіяльності нейронів?
На основі руху спинномозкової рідини в живих мишей, науковці створили комп'ютерну модель, щоб оцінити вплив рухів мозку на потоки рідини в черепі. Така модель показала, що рух мозку пришвидшує потік внутрішньотканинної рідини між різними ділянками мозку та з нього в простір під павутинною оболонкою.
Рух цього потоку зворотній до того, який спостерігають під час сну, і науковці припускають, що він допомагає очищувати мозок від патологічних білків й інших шкідливих продуктів життєдіяльності нейронів. За словами дослідників, для руху мозку достатньо невеликої повсякденної активності, такої як ходьба. Однак для підтвердження користі від такого руху для розумових здібностей потрібні дослідження на більших тваринах і, зрештою, людях.
- Раніше науковці вже пов’язали погіршення уваги після безсонної ночі з намаганням мозку очиститися від продуктів життєдіяльності його клітин.
- Але результати досліджень мозку мишей не завжди можна переносити на людей: у них виявили невідому досі систему виведення спинномозкової рідини, та ще й канали, які зв’язують її з кістковим мозком.