Карта мозга обезьяны показывает, что кровеносные сосуды наиболее плотные в энергоемких областях, таких как зрительная кора
В мозге не все кровотоки одинаковы. Исследователи RIKEN разработали подробную карту коркового слоя кровеносных сосудов, которые переплетаются в мозге макак. Она показывает, как точно настраивается кровоснабжение для питания критических функций, таких как восприятие и познание.
Сеть кровеносных сосудов в мозге снабжает различные области мозга кислородом и питательными веществами. Определение связи между сосудистой сетью мозга и его энергетическими потребностями важно для понимания того, как внутренняя работа мозга может создавать уязвимость к инсульту, болезни Альцгеймера и другим неврологическим заболеваниям.
Однако мы все еще многого не понимаем в архитектуре сосудистой сети мозга.
Теперь Йонас Аутио из Центра исследований динамики биосистем RIKEN и его коллеги составили карту объема крови по корковым слоям и всей коре головного мозга макак с помощью магнитно-резонансной томографии высокого разрешения. Статья доступна в виде рецензируемого препринта в журнале eLife .
Их измерения показали, что распределение кровеносных сосудов далеко не равномерное, и что эти вариации соответствуют нейроанатомическим различиям. Сосудистая сеть масштабируется положительно с плотностью нейронов, тогда как слои и области с более высокой плотностью синапсов демонстрируют относительно более редкую васкуляризацию.
В частности, кровеносные сосуды сосредоточены в областях, важных для сенсорной обработки, особенно зрения. Напротив, они более редки в областях, ответственных за высшие когнитивные функции, такие как абстрактное мышление и принятие решений.
Такое неравномерное распределение в мозге макаки, вероятно, отражает приоритетность более неотложных задач, связанных с выживанием, выполняемых зрительной корой и другими областями, обрабатывающими внешние стимулы, по сравнению с более когнитивными функциями.
«Эволюционное давление могло оптимизировать сосудистую архитектуру для поддержки высоких метаболических потребностей визуальной обработки», — говорит Аутио. «Вероятно, это было обусловлено необходимостью эффективного поиска пищи и конкуренции в визуально доминирующих средах».
Эти методологические разработки могут иметь клинические последствия. Лучшее понимание того, как кровоток распределяется по различным областям и слоям мозга, может помочь раскрыть, как сосудистая дисфункция влияет на расстройства, связанные с нейродегенерацией и старением. Возможность картировать питающие артерии и дренирующие вены с такой точностью также дает надежду на разработку целевых методов лечения неврологических заболеваний, говорит Аутио.
Результаты исследования поднимают интригующие вопросы о человеческом мозге . Хотя подобные сосудистые карты коркового слоя пока не существуют для людей, Аутио подозревает, что наш мозг может иметь более плотные сосудистые сети в областях, связанных с рабочей памятью и функциями более высокого порядка, поскольку люди склонны выполнять более сложные и длительные когнитивные задачи, чем обезьяны.
«Это может послужить основой для понимания различий в работе мозга и энергетических потребностях у разных видов», — говорит он.