Новозеландські вчені разом із міжнародними колегами здійснили прорив у нейронауці, виявивши, що мозок пульсує з кожним ударом серця, що відкриває нові перспективи для розуміння здоров’я мозку, процесів старіння та нейродегенеративних захворювань.

Мозок – це не статичний орган, як багато хто вважав. Він постійно рухається в такт із серцебиттям. Ці мікроскопічні рухи можуть стати ключем до розуміння багатьох захворювань. Дослідження новозеландського інституту Матаї фокусуються на неінвазивних методах візуалізації цих пульсацій.

Революційні методи візуалізації

Міждисциплінарна співпраця науковців охоплює нові технології МРТ та математичне моделювання. Вони дозволяють неінвазивно досліджувати пульсації мозкової тканини. Результати цих досліджень опубліковані в престижному журналі Британського королівського товариства.

Підсилена МРТ (аМРТ) – це технологія, розроблена Інститутом Матаї. Вона робить видимими мікрорухи мозку під час серцевої активності. Така технологія відкриває нове “вікно” для спостереження за мозком без хірургічного втручання.

Методика кількісної МРТ (q-aMRI) розроблена у співпраці зі Стенфордським університетом. Вона дозволяє аналізувати динаміку мозку під час фізичних навантажень. Ця технологія показує, як змінюється рух мозку при різних видах активності.

Вплив фізичних вправ на динаміку мозку

Дослідники виявили, що навіть легкі фізичні вправи змінюють характер руху мозку. “У стані спокою ритмічні рухи мозку відповідають серцебиттю, але стають менш мінливими під час фізичних навантажень”, – пояснює Джет Райт, аспірант Оклендського біоінженерного інституту.

Вправи зменшують пульсацію кровотоку, роблячи мозок стабільнішим. При цьому збільшується рух спинномозкової рідини. Прискорене серцебиття робить рух мозку більш послідовним і передбачуваним.

Це відкриття має важливі наслідки для розуміння травм мозку. “Дослідження припускає, що регулярний рух або фізичні вправи можуть відігравати життєво важливу роль у регулюванні динаміки мозкової рідини”, – говорить доктор Ерін Квон, старший науковий співробітник Матаї.

Переосмислення процесів старіння мозку

Серджіо Демпсі з Оклендського біоінженерного інституту провів революційне дослідження. Його команда виявила, що швидкість поширення пульсової хвилі (PWV) не збільшується з віком у здорових людей. Це суперечить усталеним уявленням про старіння судин мозку.

Використовуючи передову 4D потокову МРТ, вчені змогли спостерігати кровотік у тривимірному просторі з плином часу. Результати показали стабільність швидкості кровотоку незалежно від віку. “Ці результати перевертають наше уявлення про старіння мозку з ніг на голову”, – зазначає Серджіо.

Такі висновки відкривають нові перспективи для дослідження деменції та інсульту. Можливо, мозок має активні захисні механізми, які підтримують еластичність судин з віком. Це важливо для розуміння нейродегенеративних захворювань.

Моделювання циркуляції рідини та нові методи аналізу

Сара Ванденбульке з Гентського університету досліджує взаємодію МРТ з обчислювальними моделями. Її робота фокусується на прогнозуванні руху спинномозкової рідини. Це критично важливо для діагностики гідроцефалії та інших розладів лікворообігу.

Дослідження Харібалана Кумара поєднало аМРТ з динамічною декомпозицією режимів (DMD). Цей метод допомагає виявити приховані закономірності в русі мозку. Він покращує візуалізацію процесів, синхронізованих із серцебиттям.

“Ці дослідження представляють собою прогрес у неінвазивній візуалізації та моделюванні”, – підсумовує доцент Саманта Холдсворт. Новітні технології відкривають шлях до розробки біомаркерів, заснованих на русі мозку.

Перспективи для медицини майбутнього

Інститут Матаї, заснований у 2020 році, перебуває на передньому краї медичних досліджень. Його мультидисциплінарна команда використовує передові біомедичні технології та штучний інтелект. Мета – розробка профілактичних та прогностичних рішень для охорони здоров’я.

МРТ-технології, які розробляє Матаї, є безпечними та неінвазивними. Вони зменшують потребу в непотрібних хірургічних втручаннях. Підвищення чіткості сканувань трансформує діагностичні можливості.

Розуміння механізмів пульсації мозку відкриває нові горизонти для лікування багатьох захворювань. Це може революціонізувати наші підходи до діагностики струсів, підвищеного тиску та нейродегенеративних розладів.