تتكيف الثدييات البحرية بشكل كبير مع العيش تحت الماء. أحد أكثر جوانب هذه البيئة تحديًا هو الضغط الشديد الذي تتعرض له الحيوانات عند زيادة العمق. تزيد هذه الحالة من الحاجة إلى حماية الدماغ من تدفق الدم النابض ، وهو أمر تعاني منه جميع الثدييات.
دراسة جديدة من قبل جامعة كولومبيا البريطانية يقترح أن الأوعية الدموية الخاصة في أدمغة الحيتان قد تحميهم من النبضات التي تسببها السباحة.
هناك العديد من الفرضيات حول الوظيفة الدقيقة لشبكات "الشبكية الرائعة" أو "الشبكة الرائعة" للشرايين الدموية التي تحيط الدماغ والعمود الفقري لحوت. ومع ذلك ، يعتقد علماء الحيوان في جامعة كولومبيا البريطانية الآن أن لديهم الإجابة ، وأن نمذجة الكمبيوتر تدعم ادعاءاتهم.
عند الركض ، تعاني الثدييات البرية مثل الخيول من "نبضات" في دمائها ، حيث يرتفع ضغط الدم داخل الجسم وينخفض مع كل خطوة. في دراسة جديدة ، قدمت المؤلفة الرئيسية الدكتورة مارجو ليلي وفريقها الاقتراح الأول بأن الحيتان ، التي تسبح بحركات الظهر البطنية ، تعاني أيضًا من نفس الظاهرة. وربما اكتشفوا لماذا تتجنب الحيتان تلف الدماغ على المدى الطويل.
قالت الدكتورة ليلي ، باحثة مشاركة فخرية في قسم علم الحيوان بجامعة كولومبيا البريطانية ، "في جميع الثدييات ، يكون متوسط ضغط الدم أعلى في الشرايين ، أو الدم الخارج من القلب أكثر منه في الأوردة. يؤدي هذا الاختلاف في الضغط إلى تدفق الدم في الجسم ، بما في ذلك عبر الدماغ. ومع ذلك ، يمكن للحركة أن تحرك الدم بقوة ، مما يتسبب في ارتفاع الضغط أو "النبضات" في الدماغ. يمكن أن يتسبب الاختلاف في الضغط بين دخول الدم إلى الدماغ وخروجه من أجل هذه النبضات في حدوث ضرر ".
يمكن أن يؤدي هذا النوع من الضرر طويل المدى إلى الخرف في البشر. ولكن بينما تتعامل الخيول مع البقول عن طريق الشهيق والزفير ، تحبس الحيتان أنفاسها عند الغوص والسباحة. لذلك إذا لم تستطع الحوتيات استخدام جهازها التنفسي لتخفيف نبضات الضغط ، فلا بد أنها وجدت طريقة أخرى للتعامل مع المشكلة ".
لاحظ العلماء ، تستخدم الشبكية آلية "نقل النبض" لضمان عدم وجود اختلاف في ضغط الدم في دماغ الحيتانيات أثناء الحركة ، بالإضافة إلى متوسط الفرق. بشكل أساسي ، بدلاً من تثبيط النبضات التي تحدث في الدم ، تنقل الشبكية النبض في الدم الشرياني الذي يدخل الدماغ إلى الدم الوريدي الخارج ، مع الحفاظ على نفس "السعة" أو قوة النبض ، وبالتالي تجنب أي اختلاف في الضغط في الدماغ نفسه ".
كان تردد النثر أحد عوامل الميكانيكا الحيوية التي حصل عليها العلماء من 11 نوعًا مختلفًا من الحوتيات ودخلوا في نموذج حاسوبي.
قال المؤلف الكبير الدكتور روبرت شادويك ، الأستاذ الفخري في قسم علم الحيوان بجامعة كولومبيا البريطانية ، "فرضيتنا أن السباحة تولد نبضات ضغط داخلية جديدة ، ويدعم نموذجنا توقعنا بأن نبضات الضغط الناتجة عن الحركة يمكن مزامنتها بواسطة آلية نقل النبض التي تقلل من نبض التدفق الناتج بنسبة تصل إلى 97 بالمائة."
يمكن استخدام النموذج لطرح أسئلة حول الحيوانات الأخرى وما يحدث لنبضات ضغط الدم عند تحركها ، بما في ذلك البشر. لا تزال الفرضية بحاجة إلى الاختبار مباشرة عن طريق قياس ضغط الدم والتدفق في دماغ الحيتان السابحة ، وهذا غير ممكن حاليًا من الناحية الأخلاقية والفنية ، لأنه قد يتضمن وضع مسبار في حوت حي ".
"بقدر ما هي مثيرة للاهتمام ، لا يمكن الوصول إليها بشكل أساسي. هم أكبر الحيوانات على هذا الكوكب ، ربما على الإطلاق ، وفهم كيفية تمكنهم من البقاء على قيد الحياة والعيش والقيام بما يفعلونه هو جزء رائع من علم الأحياء الأساسي ".
مؤلف مشارك الدكتور واين فوغل ، أستاذ في قسم العلوم الخلوية والفسيولوجية بجامعة كولومبيا البريطانية ، محمد, إن فهم كيفية استجابة القفص الصدري لضغوط المياه في العمق وكيفية تأثير الرئتين على ضغط الأوعية الدموية سيكون خطوة تالية مهمة. بالطبع ، ستكون قياسات ضغط الدم المباشرة وتدفق الدماغ لا تقدر بثمن ، ولكنها ليست ممكنة تقنيًا في هذا الوقت ".
المرجع مجلة:
- MA Lillie و AW Vogl وآخرون. Retia mirabilia: حماية دماغ الحيتان من نبضات ضغط الدم الناتجة عن الحركة. علوم. دوى: 10.1126 / العلوم. abn3315
