Сокращение мышц живота во время движения, физических упражнений и даже кашля может быстро менять кровоток в мозге. К такому выводу пришли исследователи из Университета штата Пенсильвания, которые обнаружили связь между работой мышц живота и сокращением крупных вен внутри черепа. О том, как движение тела влияет на кровообращение в мозге, — в материале «Известий».

Исследователи изучали происходящие в организме процессы на мышах. Они обнаружили, что сокращение мышц живота повышает давление в кровеносных сосудах, связанных с мозгом через позвоночный канал. Изменение давления, в свою очередь, вызывает быстрое сокращение крупных вен внутри черепа и на короткое время увеличивает кровоток в мозге.

Ученые связали изменения вен с активацией мышц живота, которая происходит во время обычных движений. Речь идет не только о физических упражнениях: механическое состояние организма постоянно меняется при ходьбе, беге, дыхании и кашле.

Работа опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Авторы отмечают, что результаты указывают на ранее недостаточно изученную связь между движениями тела и регулированием кровообращения в мозге.

Кровоток в мозге регулируется с помощью трех типов сосудов — артерий, капилляров и вен. Обычно основное внимание уделяется артериям и капиллярам, поскольку вокруг них находятся мышцы, способные сокращаться и контролировать прохождение крови.

Патрик Дрю, профессор биологии, инженерных наук и механики, нейрохирургии и биомедицинской инженерии в Университете штата Пенсильвания и руководитель исследовательской группы

Артерии и капилляры окружены мышцами, которые могут сокращаться, контролируя объем проходящей через них крови, и поэтому их обычно считают главными регуляторами кровотока.

Вены содержат меньше мышечной ткани, поэтому исследователи не ожидали увидеть настолько быструю реакцию. Однако во время экспериментов они зафиксировали сокращение верхнего сагиттального синуса — крупной вены, проходящей вдоль верхней части мозга, — а также мостиковых вен, которые впадают в него.

При этом реакция вен оказалась значительно быстрее реакции артерий. Сокращение артерий происходило в течение секунды или нескольких секунд, тогда как вены реагировали примерно за одну десятую секунды после работы мышц живота.

Цингуан Чжан, первый автор исследования, на момент его проведения доцент в области инженерных наук и механики в Университете штата Пенсильвания

Нас удивило, насколько быстро и стабильно вены реагировали на движение. Мозг часто изучают так, как будто его кровообращение регулируется независимо от остальной части тела. Наши результаты показывают, что механические сигналы, генерируемые организмом, могут иметь немедленные последствия для кровообращения внутри черепа.

Исследователи считают, что полученные результаты показывают: кровообращение мозга зависит не только от сигналов, возникающих непосредственно внутри него. Механические изменения, происходящие в других частях тела, также могут практически сразу отражаться на циркуляции крови внутри черепа.

Ранее эта же исследовательская группа провела другое исследование, опубликованное в Nature Neuroscience. Работа показала, что сокращение мышц живота способно вызывать изменения давления в организме и слегка смещать мозг. Это помогает циркуляции спинномозговой жидкости, окружающей мозг.

Новое исследование дополняет эти данные: ученые установили прямую связь между сокращением мышц живота и регулированием кровотока в мозге и показали, что в этом процессе активно участвуют вены.

Цингуан Чжан

Мозг может быть защищен внутри черепа, но он не изолирован от механических сил, создаваемых остальной частью тела.

Обнаруженные исследователями вены расположены в твердой мозговой оболочке — мембране, которая окружает и защищает мозг. В самой ткани мозга болевых рецепторов нет, однако они присутствуют в твердой мозговой оболочке и, как отмечают авторы исследования, могут быть связаны с возникновением головной боли и мигрени.

Поэтому механизм, который связывает движение, кровоток и изменения в венах мозга, потенциально может помочь объяснить, почему физическая активность способна влиять на головную боль или мигрень. Однако само исследование не устанавливает такую причинно-следственную связь — ученые говорят о возможном объяснении, которое требует дальнейшего изучения.

Патрик Дрю

Нас интересует понимание фундаментальных механизмов, контролирующих кровоток в нашем головном мозге. Подобно тому, как хороший механик должен понимать, как работает автомобиль, чтобы диагностировать и устранить неисправность двигателя, мы хотим понять кровоток в головном мозге, чтобы в будущем было легче распознавать проблемы и, возможно, разрабатывать методы лечения и лекарства.

Кроме того, эксперимент проводился на мышах. Исследователи отмечают, что соответствующие физиологические структуры у мышей и людей очень похожи, и предполагают, что связь между сокращением мышц живота, движением и кровотоком мозга может существовать и у человека. Но полученные в эксперименте результаты непосредственно на людей пока не переносились.