Havpattedyr er meget tilpasset til at leve under vandet. Et af de mest udfordrende aspekter af dette miljø er det ekstreme pres, som dyr oplever ved stigende dybde. Denne tilstand øger behovet for hjernebeskyttelse mod pulserende blodgennemstrømning, noget som alle pattedyr oplever.
En ny undersøgelse af University of British Columbia tyder på, at særlige blodkar i hvalhjerner kan beskytte dem mod pulser forårsaget af svømning.
Der er talrige hypoteser om den præcise funktion af "retia mirabilia" eller "vidunderlige net", netværk af blodårer, der omgiver hjernen og rygrad af en hval. Imidlertid tror UBC-zoologer nu, at de har svaret, og computermodellering understøtter deres påstande.
Når de galopperer, oplever landpattedyr som heste "pulser" i blodet, hvor blodtrykket inde i kroppen stiger og falder med hvert skridt. I en ny undersøgelse giver hovedforfatteren Dr. Margo Lillie og hendes team det første forslag om, at hvaler, som svømmer med dorso-ventrale bevægelser, også oplever det samme fænomen. Og de har måske opdaget, hvorfor hvaler undgår langsigtede hjerneskader.
Dr. Lillie, en forskningsassistent emerita i UBC-afdelingen for zoologi, sagde, "Hos alle pattedyr er det gennemsnitlige blodtryk højere i arterierne eller blodet, der kommer ud af hjertet end i venerne. Denne trykforskel driver blodgennemstrømningen i kroppen, herunder gennem hjernen. Bevægelse kan dog kraftigt flytte blod, hvilket forårsager spidsbelastninger eller 'pulser' i hjernen. Forskellen i tryk mellem blodet, der kommer ind og ud af hjernen for disse pulser, kan forårsage skade."
"Langsigtede skader af denne art kan føre til demens hos mennesker. Men mens heste håndterer pulserne ved at trække vejret ind og ud, holder hvaler vejret, når de dykker og svømmer. Så hvis hvaler ikke kan bruge deres åndedrætssystem til at moderere trykimpulser, må de have fundet en anden måde at håndtere problemet på.”
Forskere bemærkede, "Retia bruger en 'puls-overførsel'-mekanisme for at sikre, at der ikke er nogen forskel i blodtrykket i hvalens hjerne under bevægelse, oven i den gennemsnitlige forskel. I det væsentlige, snarere end at dæmpe de pulser, der forekommer i blodet, overfører retia pulsen i det arterielle blod, der kommer ind i hjernen til det venøse blod, der kommer ud, bevarer den samme 'amplitude' eller pulsstyrke og så undgår enhver forskel i tryk i selve hjernen."
Fluking-frekvens var en af de biomekaniske faktorer, som videnskabsmænd opnåede fra 11 forskellige arter af hvaler og indgik i en computermodel.
Senior forfatter Dr. Robert Shadwick, professor emeritus i UBC-afdelingen for zoologi, sagde: "Vores hypotese om, at svømning genererer interne trykimpulser er ny, og vores model understøtter vores forudsigelse om, at bevægelsesgenererede trykimpulser kan synkroniseres af en pulsoverførselsmekanisme, der reducerer pulsatiliteten af resulterende flow med op til 97 procent."
”Modellen kunne bruges til at stille spørgsmål om andre dyr, og hvad der sker med deres blodtrykspulser, når de bevæger sig, inklusive mennesker. Hypotesen mangler stadig at blive testet direkte ved at måle blodtryk og flow i hjernen hos svømmende hvaler, dette er i øjeblikket ikke etisk og teknisk muligt, da det ville involvere at sætte en sonde i en levende hval.”
"Så interessante som de er, er de i det væsentlige utilgængelige. De er de største dyr på planeten, muligvis nogensinde, og at forstå, hvordan de formår at overleve og leve og gøre, hvad de gør, er et fascinerende stykke grundlæggende biologi."
Medforfatter Dr. Wayne Vogl, professor i UBC-afdelingen for cellulære og fysiologiske videnskaber, sagde, "Det ville være et vigtigt næste skridt at forstå, hvordan thorax reagerer på vandtryk i dybden, og hvordan lungerne påvirker det vaskulære tryk. Selvfølgelig ville direkte blodtryksmålinger og hjerneflow være uvurderlige, men ikke teknisk muligt på nuværende tidspunkt."
Journal Reference:
- MA Lillie, AW Vogl, et al. Retia mirabilia: Beskyttelse af hvalens hjerne mod bevægelsesgenererede blodtryksimpulser. Videnskab. DOI: 10.1126/science.abn3315
