Ο εγκέφαλος σου κινείται με τη βοήθεια της κοιλιάς σου, σύμφωνα με νέα μελέτη

Ο εγκέφαλος δεν είναι τόσο «ακίνητος» μέσα στο κρανίο όσο πιστεύαμε. Μια νέα μελέτη σε ποντίκια δείχνει ότι κινείται ελαφρά αλλά συστηματικά και ότι αυτή η κίνηση δεν οφείλεται στην καρδιά ή την αναπνοή, αλλά κυρίως σε συσπάσεις των κοιλιακών μυών κατά την κίνηση του σώματος. Οι ερευνητές προτείνουν ότι υπάρχει μια άμεση μηχανική σύνδεση ανάμεσα στην κοιλιά και το κεντρικό νευρικό σύστημα, μέσω ενός «υδραυλικού» αγγειακού δικτύου στη σπονδυλική στήλη.

Η εργασία, που δημοσιεύτηκε στο Nature Neuroscience, επιχειρεί να απαντήσει σε ένα θεμελιώδες αλλά ξεχασμένο ερώτημα: τι προκαλεί την κίνηση του εγκεφάλου μέσα στο κρανίο και ποιος είναι ο ρόλος αυτής της κίνησης στη φυσιολογία του εγκεφάλου;

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν υψηλής ανάλυσης απεικόνιση σε ζωντανά ποντίκια που είχαν ακινητοποιημένο κεφάλι αλλά μπορούσαν να κινούνται σε κυλιόμενο διάδρομο. Παρακολουθούσαν ταυτόχρονα τον εγκέφαλο και την επιφάνεια του κρανίου σε πραγματικό χρόνο. Το βασικό εύρημα ήταν ότι ο εγκέφαλος μετακινείται κατά λίγα μικρόμετρα κυρίως προς τα εμπρός και προς τα πλάγια, όταν το ζώο ξεκινά να κινείται. Η κίνηση αυτή δεν σχετίζεται με τον καρδιακό παλμό ή την αναπνοή, όπως είχε θεωρηθεί παλαιότερα, αλλά εμφανίζεται καθαρά σε συνάρτηση με τη σωματική δραστηριότητα. Το εντυπωσιακό, μάλιστα, είναι ότι η μετακίνηση του εγκεφάλου ξεκινά συχνά λίγο πριν αρχίσει η ίδια η κίνηση του ζώου, κάτι που υποδηλώνει ότι δεν πρόκειται για απλή παθητική συνέπεια της κίνησης. 

Για να εντοπίσουν την πηγή της δύναμης που μετακινεί τον εγκέφαλο, οι ερευνητές κατέγραψαν τη δραστηριότητα των κοιλιακών μυών με ηλεκτρομυογραφία. Διαπίστωσαν ότι οι κοιλιακοί μυς ενεργοποιούνται πριν από την κίνηση και ότι η ενεργοποίησή τους συσχετίζεται στενά με τη μετακίνηση του εγκεφάλου. Αυτό δείχνει ότι η κοιλιακή σύσπαση – η οποία αυξάνει την πίεση μέσα στην κοιλιά – μπορεί να μεταδίδει μηχανικές δυνάμεις προς τον εγκέφαλο. Ακόμη και όταν δεν υπήρχε κίνηση, αλλά υπήρχε ενεργοποίηση των κοιλιακών μυών (όπως σε αναπνοή υπό αναισθησία), παρατηρούνταν αντίστοιχες μετακινήσεις του εγκεφάλου.

Ένα «υδραυλικό» σύστημα που συνδέει κοιλιά και εγκέφαλο

Οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτή η μηχανική σύνδεση περνά μέσα από ένα αγγειακό δίκτυο στη σπονδυλική στήλη, το οποίο λειτουργεί σαν υδραυλικό σύστημα. Όταν αυξάνεται η πίεση στην κοιλιά, το αίμα μετατοπίζεται μέσω φλεβικών δομών προς τη σπονδυλική στήλη, επηρεάζοντας την πίεση γύρω από τον νωτιαίο μυελό και τελικά τον εγκέφαλο.

Σε πειράματα απεικόνισης των αγγείων με μικρο-CT, οι ερευνητές εντόπισαν μικρές φλεβικές συνδέσεις που ενώνουν την κοιλιακή κοιλότητα με το εσωτερικό της σπονδυλικής στήλης. Αυτές οι δομές επιτρέπουν τη μετάδοση πίεσης από την κοιλιά προς το κεντρικό νευρικό σύστημα.

Τι συμβαίνει με τα υγρά του εγκεφάλου;

Ένα από τα πιο σημαντικά ερωτήματα ήταν αν αυτή η κίνηση επηρεάζει τη ροή των εγκεφαλικών υγρών. Ο εγκέφαλος δεν διαθέτει λεμφικό σύστημα και βασίζεται σε μηχανικές κινήσεις για την κυκλοφορία του εγκεφαλονωτιαίου υγρού. Οι υπολογιστικές προσομοιώσεις έδειξαν ότι η κίνηση του εγκεφάλου μπορεί να ωθεί υγρά προς τα έξω, προς τον υποαραχνοειδή χώρο, δηλαδή έξω από τον ιστό του εγκεφάλου. Αυτό είναι αντίθετο από τη ροή που παρατηρείται κατά τον ύπνο, όταν το σύστημα «καθαρισμού» του εγκεφάλου λειτουργεί πιο ενεργά. Με απλά λόγια, όταν ο οργανισμός είναι ξύπνιος και κινείται, ο εγκέφαλος φαίνεται να «στραγγίζει» υγρά προς τα έξω, ενώ στον ύπνο η ροή αντιστρέφεται και τα υγρά εισέρχονται βαθύτερα στον εγκέφαλο.

Τι σημαίνουν όλα αυτά

Η μελέτη αλλάζει τον τρόπο που βλέπουμε τον εγκέφαλο: δεν είναι ένα απομονωμένο όργανο μέσα σε ένα «σταθερό κουτί», αλλά μέρος ενός δυναμικού μηχανικού συστήματος που επηρεάζεται από το υπόλοιπο σώμα. Απρόσμενα σημαντικό ρόλο στη φυσιολογία του φαίνεται να παίζει η κοιλιά, μέσω των μυών και των αγγείων της, επηρεάζοντας ακόμα και τη ροή των υγρών που είναι κρίσιμα για την απομάκρυνση των αποβλήτων. Οι ερευνητές προτείνουν ότι αυτή η μηχανική σύνδεση μπορεί να έχει σημασία για την κατανόηση παθήσεων, π.χ. της παχυσαρκίας, των αυξημένων ενδοκρανιακών πιέσεων ή ακόμη και νευροεκφυλιστικών ασθενειών, όπου η κυκλοφορία των εγκεφαλικών υγρών διαταράσσεται.