Respiration er nøglen til at øge iltindholdet i hjernen
Udstrækkelig iltforsyning er afgørende for hjernens funktion, og iltmangel i vævet er et kendt problem i forbindelse med sygdomme hos mennesker og aldring. Af den grund har der været stor interesse for at studere dynamikken i hjernens iltning.
Der er imidlertid et hul i vores forståelse af, hvordan adfærd, såsom naturlige øvelser som f.eks. lokomotion, påvirker hjernens iltning. Det er dog fortsat uklart, hvordan cerebral iltdynamik styres i det opførende dyr.
En ny undersøgelse foretaget af et internationalt forskerhold tyder på, at i modsætning til den gængse viden kan blodet bringe mere ilt til musenes hjerner, når de motionerer, fordi den øgede respiration pakker mere ilt ind i hæmoglobinet.
Den eneste måde at få mere ilt til hjernen på ville være at få mere blod til hjernen ved at øge blodgennemstrømningen. Forskerne var interesseret i at vide, hvordan hjernens iltniveau blev påvirket af naturlig adfærd, netop motion.
Atemmemønsteret ændrer sig under kognitive opgaver. Respirationens fase låser sig til den aktuelle opgave. I hjernen ledsages stigninger i den neurale aktivitet normalt af stigninger i blodgennemstrømningen.
Men hvad der sker inde i kroppen, er fortsat ukendt. Forskerne brugte derfor mus, der kunne vælge at gå eller løbe på et løbebånd, og overvågede deres respiration, neurale aktivitet, blodgennemstrømning og iltning af hjernen.
Qing Guang Zhang, postdoc i ingeniørvidenskab og mekanik, sagde: “Vi forudsagde, at iltning af hjernen ville afhænge af neurale aktivitet og blodgennemstrømning. Vi forventede, at iltningen ville falde i hjernens frontale cortex, hvis blodgennemstrømningen faldt.”
“Det var det, vi troede ville ske, men så gik det op for os, at det var respirationen, der holdt iltningen oppe.”
“Den eneste måde, det kunne ske på, ville være, hvis motion fik blodet til at transportere mere ilt, hvilket ville betyde, at blodet normalt ikke var helt mættet med ilt.”
Forskerne observerede iltning i den somatosensoriske cortex, den frontale cortex og lugtepulsåren, da disse er de mest tilgængelige områder af hjernen. Der blev anvendt forskellige teknikker til at spore respiration, blodgennemstrømning og iltning.
Forskerne bemærkede: “Iltningen vedblev, når neurale aktivitet og funktionel hyperæmi (blodgennemstrømningsstigninger) blev blokeret, den opstod både i vævet og i arterier, der forsyner hjernen, og den var tæt korreleret med respirationshastigheden og fasen af respirationscyklussen.”
Undersøgelsen er offentliggjort i Nature Communications.