Hengitys avain aivojen hapen lisäämiseen
Aivojen moitteettoman toiminnan kannalta riittävä hapen saanti on kriittinen tekijä, ja kudosten hapen puute on todettu liitännäissairaudeksi ihmisen sairauksissa ja ikääntymisessä. Tästä syystä aivojen hapensaannin dynamiikan tutkiminen on herättänyt suurta kiinnostusta.
Ymmärryksessämme on kuitenkin aukko siitä, miten käyttäytyminen, kuten luonnolliset harjoitukset, kuten liikkuminen, vaikuttavat aivojen hapensaantiin. Kuitenkin se, miten aivojen hapen dynamiikkaa ohjataan käyttäytyvässä eläimessä, on edelleen epäselvää.
Kansainvälisen tutkijaryhmän uusi tutkimus viittaa siihen, että vastoin hyväksyttyä tietoa veri voi tuoda enemmän happea hiirten aivoihin, kun ne harjoittelevat, koska lisääntynyt hengitys pakkaa enemmän happea hemoglobiiniin.
Mikäli ainoa keino saada enemmän happea aivoihin olisi saada enemmän verta aivoihin lisäämällä veren virtausta. Tutkijat halusivat tietää, miten aivojen happipitoisuuksiin vaikuttavat luonnolliset käyttäytymistavat, nimenomaan liikunta.
Hengitysmalli muuttuu kognitiivisten tehtävien aikana. Hengitysvaihe lukittuu kulloiseenkin tehtävään. Aivoissa hermotoiminnan lisääntymiseen liittyy yleensä verenkierron lisääntyminen.
Vaikka mitä kehon sisällä tapahtuu, sitä ei tiedetä. Niinpä tutkijat käyttivät hiiriä, jotka saattoivat valita kävellä tai juosta juoksumatolla, ja seurasivat niiden hengitystä, neuraalista aktiivisuutta, verenkiertoa ja aivojen hapenottoa.
Qing Guang Zhang, insinööritieteiden ja mekaniikan tohtorikoulutettava, sanoi: ”Ennustimme, että aivojen hapenotto riippuisi neuraalisesta aktiivisuudesta ja veren virtauksesta. Odotimme, että hapetus laskisi aivojen otsalohkossa, jos verenkierto vähenisi.”
”Niin ajattelimme tapahtuvan, mutta sitten tajusimme, että se oli hengitys, joka piti hapetuksen yllä.”
”Ainoa tapa, jolla näin voisi tapahtua, olisi se, että liikunta saisi veren kuljettamaan enemmän happea, mikä tarkoittaisi, että veri ei olisi normaalisti täysin hapella kyllästynyt.”
Tutkijat havaitsivat hapenottoa somatosensorisella aivokuorella, otsalohkossa ja hajulohkossa, koska nämä ovat aivojen helppokulkuisimpia alueita. Eri tekniikoita käytettiin hengityksen, verenkierron ja hapetuksen seuraamiseen.
Tutkijat totesivat: ”Hapetus säilyi, kun neuraalinen aktiivisuus ja funktionaalinen hyperemia (verenkierron lisääntyminen) estettiin, sitä esiintyi sekä kudoksessa että aivoja ruokkivissa valtimoissa, ja se korreloi tiukasti hengitysnopeuden ja hengityssyklin vaiheen kanssa.”
Tutkimus on julkaistu Nature Communications -lehdessä.