Физическая активность заставила мышей буквально шевелить мозгами
Эксперименты на мышах показали, как из-за сокращения мышц живота мозг смещается внутри черепной коробки. Напряжение пресса повышает внутрибрюшное давление, которое по венам позвоночника передается в череп и работает словно гидравлический поршень. Это механическое воздействие помогает нервной системе очищаться от токсинов и клеточного мусора.
Центральная нервная система лишена обычных лимфатических сосудов. Чтобы избавляться от продуктов обмена веществ, мозг постоянно прокачивает через свои ткани жидкости, и для этого нужно механическое движение самих полушарий. Так как череп и позвоночник кажутся надежным костным барьером, источник внешней физической силы оставался загадкой.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Nature Neuroscience, отследили движения мозга. Нейробиологи зафиксировали головы мышей над беговой дорожкой. В кости черепа сделали «окна»: на поверхность нанесли флуоресцентные микросферы, а нейроны под костью заставили светиться с помощью вирусного вектора. Ученые направили на этот участок двухфотонный микроскоп, оснащенный электрически перестраиваемой жидкой линзой. Она меняла кривизну 40 раз в секунду, позволяя фокусу мгновенно перескакивать от черепа к мозгу и фиксировать их взаимное смещение. Параллельно исследователи вживили электроды в мышцы живота животных для записи электромиограммы (ЭМГ).
Для поиска анатомической связи между телом и головой исследователи заполнили кровеносную систему мышей рентгеноконтрастным веществом и просканировали позвоночник с помощью микрокомпьютерной томографии. В качестве финальной проверки для спящих мышей сшили крошечный пневматический пояс. Манжету надевали на живот и на две секунды надували, искусственно имитируя напряжение пресса и исключая реальную мышечную работу.
Оказалось, что при переходе с шага на бег мозг мыши смещается вперед и вбок примерно на один микрометр относительно черепа. Движение тканей не зависело от дыхания или сердечного ритма. Разгадка крылась во времени: мозг начинал двигаться за доли секунды до того, как животное делало первый шаг на беговой дорожке. Он механически реагировал на предварительное сокращение мышц живота — мышь напрягала кор, чтобы стабилизировать тело перед рывком.
На снимках микро-КТ биологи увидели причину этого явления. В поясничных и крестцовых позвонках испытуемых обнаружили микроскопические отверстия, через которые вены напрямую соединяют брюшную полость со спинномозговым каналом. Когда мышцы пресса сокращаются, часть крови из живота устремляется в позвоночник и переполняет местную венозную сеть. Раздувшиеся вены сдавливают дуральный мешок (оболочку спинного мозга) и, как из тюбика, выталкивают спинномозговую жидкость вверх, в череп. Эксперимент с пневматическим поясом это подтвердил: внешнее сдавливание живота заставило мозг спящей мыши двигаться точно так же, как во время пробежки.
Компьютерное моделирование показало, что такие толчки работают словно помпа. Давление из живота создает потоки, которые выдавливают отработанную жидкость из паренхимы мозга в субарахноидальное пространство.
Исследование показало, что головной мозг связан с брюшной полостью единой гидравлической системой. Хотя пока процесс детально описали только на мышиной модели, он объясняет, почему у людей внутричерепное давление реагирует на натуживание, кашель или глубокое дыхание животом. Сокращения пресса заставляют ликвор циркулировать и тем самым помогают очищать мозг от отходов жизнедеятельности.
Telegram 
Дзен 
VK Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Самый маленький дневной хищник Африки впервые попал под наблюдение с помощью GPS-трекеров. Ученые выяснили, что для выкармливания птенцов ему нужен участок почти в 14 раз меньше, чем у степной пустельги — ближайшего «рекордсмена» среди изученных птиц.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Американские ветеринары установили, что длина шага передних лап у пожилых собак отражает возрастные изменения в работе мозга. Когда у собак развивается деменция, шаги их передних лап становятся короче, причем эта связь не зависит от хронической боли в суставах.
Древнеримские инженеры проложили колоссальную сеть дорог через Европу, Северную Африку и Ближний Восток, многие участки которой до сих пор поражают безупречной прямолинейностью. Секрет строительства заключался в использовании трех особых геодезических инструментов, с помощью которых разбивали местность на ровные отрезки и размечали трассы.
Терраформировать Марс — то есть превратить в мир, где можно жить без защитных куполов — мечта человечества с того момента, как стало понятно, что это холодная планета с призрачной бескислородной атмосферой. Сейчас главный хедлайнер ее освоения — Илон Маск, компания SpaceX которого планирует первые полеты туда уже в 2028 году. Многие энтузиасты вспоминают слова Маска 14-летней давности: Красную планету надо лишь «подремонтировать», чтобы ходить без скафандра. Но между полетом и прогулками по городу-саду на Марсе лежит огромная пропасть. Пару лет назад Naked Science рассматривал положительный сценарий терраформирования. Пришло время подсчитать, сколько же лет и ресурсов потребуется.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии