Ukryte połączenie między brzuchem a mózgiem. Tak organizm oczyszcza się z toksyn w ciągu dnia
Naukowcy z Penn State University opublikowali na łamach czasopisma Nature Neuroscience wyniki badań dowodzące istnienia bezpośredniego mechanicznego połączenia między jamą brzuszną a mózgiem. Skurcze mięśni brzucha generują ciśnienie, które wymusza przepływ płynów przez układ naczyniowy kręgosłupa, wywołując delikatne przemieszczanie się mózgu wewnątrz czaszki i stymulując procesy oczyszczania tkanki nerwowej.
- Napięcie mięśni brzucha działa jak biologiczna pompa hydrauliczna, wypychając krew do splotów żylnych kręgosłupa
- Zmiany ciśnienia wewnątrzbrzusznego prowadzą do fizycznego, mechanicznego przemieszczania się mózgu wewnątrz czaszki
- Ruch mózgu wymusza cyrkulację płynu mózgowo-rdzeniowego, co aktywnie wspomaga wypłukiwanie szkodliwych metabolitów w ciągu dnia
Hydrauliczne połączenie jamy brzusznej i układu nerwowego
Badania zespołu z Penn State University udowadniają, że mięśnie brzucha pełnią w ludzkim ciele funkcję wykraczającą daleko poza stabilizację postawy. Ich skurcz, następujący przy minimalnym wysiłku fizycznym, takim jak przygotowanie do wstania z krzesła lub postawienia kroku, inicjuje błyskawiczną kaskadę zmian ciśnienia. Zwiększone ciśnienie wewnątrzbrzuszne nie ulega rozproszeniu, lecz jest bezstratnie przenoszone do wyższych partii organizmu.
Kluczowym elementem odpowiadającym za ten transfer jest splot żylny kręgowy, będący rozbudowaną siecią żył pozbawionych zastawek, która łączy jamę brzuszną z kanałem kręgowym. Kiedy oplot mięśniowy brzucha ulega napięciu, krew zostaje siłą wypchnięta w kierunku rdzenia kręgowego. Tworzy to zjawisko, w którym układ naczyń krwionośnych zaczyna funkcjonować na zasadzie biologicznego, zamkniętego układu hydraulicznego.
Efektem końcowym tego naporu płynów jest w pełni mierzalny, mechaniczny ruch mózgu wewnątrz jamy czaszki. Analizy wykazują, że zjawisko to występuje w ułamkach sekund przed wykonaniem właściwego ruchu kończyną, co ostatecznie potwierdza, że to sam skurcz mięśni tułowia jest pierwotnym motorem przemieszczenia tkanki mózgowej.
Dynamika płynów i oczyszczanie tkanki mózgowej
Fizyczne przesunięcie mózgu pełni fundamentalną funkcję w regulacji dynamiki płynów ustrojowych. Zgodnie z dotychczasową wiedzą medyczną uważano, że to wyłącznie faza snu jest głównym okresem oczyszczania tkanki nerwowej. Wyniki z Nature Neuroscience udowadniają jednak, że naprzemienne napięcie tułowia generowane w ciągu dnia skutecznie wymusza przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego w kierunku przestrzeni podpajęczynówkowej.
Zjawisko to jest bezpośrednią konsekwencją wzrostu ciśnienia hydraulicznego w dolnych partiach ciała. Patrick Drew, badacz z Penn State University, tłumaczy fizyczne podstawy funkcjonowania tego precyzyjnego systemu odprowadzania płynów:
- W tym badaniu odkryliśmy, że gdy mięśnie brzucha się kurczą, wypychają krew z jamy brzusznej do rdzenia kręgowego, podobnie jak w układzie hydraulicznym, wywierając nacisk na mózg i powodując jego ruch.
Ciągłe oczyszczanie przestrzeni międzykomórkowych z produktów przemiany materii stanowi warunek konieczny dla zachowania pełnego zdrowia kognitywnego. Nagromadzenie się białkowych produktów ubocznych jest udokumentowanym, głównym czynnikiem ryzyka rozwoju chorób neurodegeneracyjnych. Zatem indukowana ruchem cyrkulacja płynów stanowi autonomiczny mechanizm obronny układu nerwowego, który funkcjonuje nieprzerwanie w trakcie dziennej aktywności.
Metodologia badań i modelowanie komputerowe
W celu dokładnego udokumentowania sprzężenia hydraulicznego, zespół badawczy przeprowadził inwazyjne testy na modelach zwierzęcych. Zastosowano precyzyjną elektromiografię (EMG) do ciągłego rejestrowania aktywności tułowia. Zestawienie odczytów z elektrod jednoznacznie udowodniło, że aktywacja warstwy mięśniowej brzucha systematycznie wyprzedzała w czasie moment przemieszczenia się tkanki mózgowej.
Aby zwizualizować architekturę transferu ciśnienia, w badaniach wykorzystano następujące metody badawcze:
- mikrotomografię komputerową (microCT) do trójwymiarowej rekonstrukcji unaczynienia kręgosłupa,
- bezpośrednią stymulację ciśnieniową anestetyzowanych modeli w celu wyizolowania efektu pompy hydraulicznej od dobrowolnego ruchu,
- symulacje cyfrowe do pomiaru wolumetrycznego kierunków przepływu płynu mózgowo-rdzeniowego.
Zastosowanie mikrotomografii udowodniło ponad wszelką wątpliwość, że wyodrębniona sieć naczyń krwionośnych buduje bezpośrednią ścieżkę hydrauliczną pomiędzy układem trawiennym a centralnym układem nerwowym. Kontrolowany nacisk aplikowany na powłoki brzuszne w warunkach klinicznych wywołał identyczny efekt fizycznego przesunięcia mózgu co samodzielny skurcz mięśni.
Końcowym etapem weryfikacji było zaawansowane modelowanie komputerowe, które wykazało wolumetryczną przewagę przepływu wymuszonego ruchem nad naturalnym tempem produkcji płynu w organizmie. Podsumowując znaczenie symulacji w analizie wymiany płynów ustrojowych, Patrick Drew z Penn State University wskazuje na kluczowy aspekt prewencyjny:
- W naszych symulacjach byliśmy w stanie zaobserwować, w jaki sposób ruch mózgu wywołany skurczem brzucha indukuje przepływ płynu nad mózgiem, pomagając w usuwaniu produktów przemiany materii.
Źródło: Pacjenci.pl
