Исследователям впервые удалось получить информацию о связи нейронной активности и мозгового кровотока в глубоких структурах мозга в ответ на эндогенный стимул – увеличение концентрации соли.
При активации нейронов кровоток в соответствующей зоне усиливается – этот процесс называется нейроваскулярное взаимодействие, или функциональная гиперемия. Это происходит путем дилятации артериол в нервной ткани. На этом принципе построена работа функциональной МРТ (фМРТ), по результатам которой можно оценить зоны со слабым кровотоком.
Предыдущие исследования обычно ограничивались изучением нейроваскулярного взаимодействия в поверхностных участках мозга (например, коры полушарий) и в ответ на экзогенные стимулы (например, звуки или изображения). В то же время о функциональной гиперемии в глубоких зонах мозга и ее регуляции эндогенными стимулами известно не так много.
Исследователи из Университета Джорджии решили изучить этот вопрос при помощи новых нейровизуализационных и хирургических техник. Фокусом исследования стал гипоталамус, функции которого связаны с регуляцией температуры, пищевым поведением и репродукцией; основным эндогенным стимулом – употребление соли. Результаты работы опубликованы в журнале Cell Reports.
Выбор соли обусловлен тем, что организм очень тонко регулирует ее концентрацию при помощи специализированных клеток. При употреблении соленой еды мозг «чувствует» ее и активирует компенсаторные механизмы для контроля уровня соли в крови – в первую очередь секрецию гормона вазопрессина (антидиуретический гормон).
Обычно активация нейронов связана с увеличением скорости кровотока, однако реакция гипоталамуса в ответ на употребление соли оказалась обратной – в этой зоне происходила вазоконстрикция и кровоток замедлялся. Ученые назвали этот феномен «обратным нейроваскулярным взаимодействием». Другое отличие от реакций коры полушарий заключалось в том, что изменение кровотока в гипоталамусе происходило медленно, постепенно и диффузно, в отличие от быстрых и локализованных реакций поверхностных структур мозга. По-видимому, это связано с тем, что концентрацию невозможно изменить быстро, а гипоксия является эффективным механизмом в ответ на повышение концентрации соли в «длительной» перспективе.
Данное открытие поднимает общий вопрос о том, как гипертоническая болезнь влияет на головной мозг. По примерным оценкам, 50-60% случаев этого заболевания так или и иначе связаны с употреблением соли. В дальнейшем ученые планируют изучить этот феномен на животной модели, а также определить изменения кровотока глубоких мозговых структур при других заболеваниях.