Исследователи из Университета штата Пенсильвания выявили прямую механическую связь между работой мышц тела и физиологическим состоянием головного мозга. В статье, опубликованной в журнале Nature Neuroscience, ученые описывают ранее неизвестный процесс, посредством которого обычное движение способствует поддержанию здоровья нервной системы. Выяснилось, что при сокращении мышц брюшного пресса происходит небольшое смещение мозга внутри черепа, что стимулирует циркуляцию спинномозговой жидкости.
Процесс напоминает работу гидравлической системы: когда мышцы живота напрягаются, они оказывают давление на кровеносные сосуды, связанные со спинным и головным мозгом. Через сеть вен, называемую позвоночным венозным сплетением, кровь вытесняется в сторону головы, создавая кратковременный импульс. Этого давления достаточно, чтобы мозг совершил микродвижение, которое заставляет спинномозговую жидкость перемещаться активнее. Авторы работы полагают, что такой поток вымывает метаболические отходы, накопление которых связывают с развитием нейродегенеративных заболеваний.
Для подтверждения этой гипотезы ученые провели серию экспериментов на мышах, используя двухфотонную микроскопию и микрокомпьютерную томографию. Съемка в высоком разрешении показала, что мозг животных смещался непосредственно перед началом движения – в момент напряжения мышц пресса для совершения шага. Чтобы исключить влияние других факторов, исследователи прикладывали легкое внешнее давление к животу мышей под анестезией. Результат оказался идентичным: даже незначительное воздействие, сопоставимое с давлением манжеты при измерении артериального давления у человека, вызывало мгновенное смещение тканей мозга.
Сложность визуализации потоков жидкости в реальном времени потребовала разработки компьютерной модели. Ученые представили структуру мозга в виде пористой «губки», сквозь которую просачивается жидкость. Моделирование подтвердило, что механическое сжатие и смещение такой структуры является эффективным способом ее очистки. По словам профессора Франческо Костанцо, именно сочетание независимых и зависимых от времени движений создает условия для удаления продуктов распада из тканей.
Ранее считалось, что очистка мозга происходит преимущественно во время сна. Новое исследование дополняет эту картину, указывая на критическую важность повседневной физической активности. Даже простые действия, такие как вставание со стула или ходьба, задействуют мышцы кора и запускают механизм очистки. Хотя для подтверждения аналогичных процессов у людей требуются дополнительные клинические данные, ученые уверены, что обнаруженная связь объясняет прямую терапевтическую пользу спорта для долгосрочного сохранения когнитивных функций.
