Dýchání klíčem ke zvýšení obsahu kyslíku v mozku
Přiměřený přísun kyslíku je rozhodující pro správnou funkci mozku a nedostatek kyslíku v tkáních je zaznamenán jako komorbidita u lidských onemocnění a stárnutí. Z tohoto důvodu je o studium dynamiky okysličování mozku velký zájem.
V našem chápání však existuje mezera v tom, jak chování, například přirozená cvičení, jako je lokomoce, ovlivňuje okysličování mozku. Jak je dynamika okysličování mozku řízena u chovajících se zvířat, však zůstává nejasné.
Nová studie mezinárodního týmu vědců naznačuje, že v rozporu s přijatými poznatky může krev přinést více kyslíku do mozku myší, když cvičí, protože zvýšené dýchání nabaluje více kyslíku do hemoglobinu.
Přitom jediným způsobem, jak dostat více kyslíku do mozku, by bylo dostat více krve do mozku zvýšením průtoku krve. Vědci chtěli vědět, jak hladinu kyslíku v mozku ovlivňuje přirozené chování, přesněji cvičení.
Dýchací vzor se mění během kognitivních úkolů. Fáze dýchání se uzamyká na daný úkol. V mozku je zvýšení nervové aktivity obvykle doprovázeno zvýšením průtoku krve.
Ačkoli co se děje uvnitř těla, zůstává neznámé. Vědci proto použili myši, které si mohly vybrat, zda budou chodit nebo běhat na běžícím pásu, a sledovali jejich dýchání, nervovou aktivitu, průtok krve a okysličení mozku.
Qing Guang Zhang, postdoktorand v oboru technických věd a mechaniky, řekl: „Předpokládali jsme, že okysličení mozku bude záviset na nervové aktivitě a průtoku krve. Očekávali jsme, že okysličení klesne v čelní kůře mozku, pokud se sníží průtok krve.“
„To jsme si mysleli, že se stane, ale pak jsme si uvědomili, že je to dýchání, které udržuje okysličení na vysoké úrovni.“
„Jediný způsob, jak by k tomu mohlo dojít, by byl ten, že by cvičení způsobilo, že by krev přenášela více kyslíku, což by znamenalo, že by krev nebyla normálně zcela nasycena kyslíkem.“
Vědci pozorovali okysličení v somatosenzorické kůře, frontální kůře a čichovém bulbu, protože to jsou nejdostupnější oblasti mozku. Ke sledování dýchání, průtoku krve a okysličení byly použity různé techniky.
Vědci poznamenali: „Okysličení přetrvávalo, i když byla zablokována nervová aktivita a funkční hyperémie (zvýšení průtoku krve), vyskytovalo se jak ve tkáni, tak v tepnách zásobujících mozek, a úzce souviselo s rychlostí dýchání a fází dýchacího cyklu.“
Studie byla publikována v časopise Nature Communications.