クジラが泳いでいるときに脳に損傷を受けない理由

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概要: 研究により、クジラの脳の特殊な血管が、水泳によって引き起こされる血中の脈動からクジラを保護していることが明らかになりました。

出典: ブリティッシュ コロンビア大学

クジラの脳にある特別な血管が、水泳によって引き起こされる血中の脈拍からクジラを保護している可能性があることをUBCの新しい研究が示唆している.

「retia mirabilia」または「素晴らしいネット」として知られる、クジラの脳と脊椎を支えるこれらの血管ネットワークの正確な使用法については多くの理論がありますが、現在、UBC の動物学者は、コンピュータ モデリングを使用して謎を解いたと考えています。彼らの予測を裏付けています。

馬などの陸生哺乳類は、走るたびに体内の血圧が上下する「脈動」を経験します。

新しい研究で、筆頭著者のマーゴ・リリー博士と彼女のチームは、背腹の動きで泳ぐ海洋哺乳類でも同じ現象が起こることを初めて示唆しました。 つまりクジラ。 そして、なぜクジラが脳への長期的な損傷を避けるのかを発見したかもしれません.

すべての哺乳類の平均血圧は、心臓から出る血液である動脈の方が静脈よりも高くなります。 この圧力差は、脳を通るなど、体内の血流を促進します、と UBC 動物学科の名誉研究員であるリリー博士は言います。

しかし、運動は血液を強制的に動かし、圧力のスパイク、つまり脳への「脈動」を引き起こす可能性があります. これらのパルスのために脳に出入りする血液の圧力差は、損傷を引き起こす可能性があります。

この種の長期にわたる損傷は、人間の認知症につながる可能性があると、リリー博士は言います。 しかし、馬が息を吸ったり吐いたりすることで脈拍に対処しているのに対し、クジラはダイビングや水泳の際に息を止めています。

「したがって、クジラ目は圧力パルスを緩和するために呼吸器系を使用できない場合、問題に対処する別の方法を見つけたに違いありません」とリリー博士は言います。

Lillie 博士と同僚​​は、レティアが「パルス転送」メカニズムを使用して、平均的な差に加えて、移動中の鯨類の脳の血圧に差がないことを保証すると理論付けました。

基本的に、網膜は、血液で発生する脈拍を減衰させるのではなく、脳に入る動脈血の脈拍を出て行く静脈血に伝達し、脈拍の同じ「振幅」または強度を維持し、圧力の差を回避します。脳そのものに。

研究者は、11 のクジラ目種から吸虫頻度を含む生体力学パラメーターを収集し、これらのデータをコンピューター モデルに入力しました。

Lillie 博士と同僚​​は、レティアが「パルス転送」メカニズムを使用して、平均的な差に加えて、移動中の鯨類の脳の血圧に差がないことを保証すると理論付けました。 画像はパブリック ドメインにあります

「水泳が内圧パルスを生成するという私たちの仮説は新しいものであり、私たちのモデルは、運動によって生成された圧力パルスが、結果として生じる流れの拍動性を最大 97% 減少させるパルス伝達メカニズムによって同期できるという私たちの予測をサポートしています」と上級著者の博士は述べています。ロバート・シャドウィック、UBC動物学科の名誉教授。

シャドウィック博士によると、このモデルは、他の動物や、人間を含む動物が動くときに血圧パルスで何が起こっているかについて質問するために使用できる可能性があります。 また、研究者は、泳いでいる鯨類の脳内の血圧と血流を測定することによって、仮説を直接検証する必要があると述べていますが、これは現在、生きているクジラにプローブを挿入する必要があるため、倫理的および技術的に可能ではありません.

「それらは興味深いものですが、本質的にアクセスすることはできません」と彼は言います。 「彼らは地球上でおそらく史上最大の動物であり、彼らがどのように生き残り、生き、何をしているのかを理解することは、基礎生物学の興味深い部分です。」

「深部で胸郭が水圧にどのように反応するか、肺が血管圧にどのように影響するかを理解することは、次の重要なステップになるでしょう」と、UBC の細胞生理学部門の教授である共著者のウェイン ヴォーグル博士は述べています。 「もちろん、脳内の血圧と血流を直接測定することは非常に価値がありますが、現時点では技術的に不可能です。」

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これは、通りに座っている男性を示しています

この神経科学研究ニュースについて

著者: アレックス ウォールズソース: ブリティッシュ コロンビア大学連絡先: アレックス ウォールズ – ブリティッシュ コロンビア大学画像: 画像はパブリック ドメインにあります

元の研究: クローズド アクセス.「Retia mirabilia: 鯨類の脳を移動によって生成される血圧パルスから保護する」Robert Shadwick et al. 化学

概要

Retia mirabilia: クジラ目の脳を移動によって生成される血圧パルスから保護する

鯨類には、機能が不明な大規模な血管叢 (retia mirabilia) があります。 すべての脳血流はこれらの網膜を通過し、クジラ目の脳を移動によって生成される拍動性血圧から保護していると仮定しています。

鯨類は、圧力パルス自体を減衰させることなく、脳の動脈と静脈の圧力差の拍動性を最小限に抑えるパルス転送メカニズムを進化させたことを提案します。

11 種の形態に基づく計算モデルを使用してこの仮説を検証したところ、頭蓋および脊柱管の小さな血管外容量と相まって、網膜の大きな動脈容量が全身の拍動の 97% から脳血管系を保護できることがわかりました。

鯨類における網膜複合体の進化は、背腹の吸虫の発生に関連している可能性が高く、運動によって生じる有害な血管の拍動性に対する独特の解決策を提供します。



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