海洋哺乳類は水中での生活に高度に適応しています。 この環境の最も困難な側面の XNUMX つは、動物が深くなるにつれて経験する極度のプレッシャーです。 この状態は、すべての哺乳類が経験する拍動性血流からの脳保護の必要性を高めます。
による新しい研究 ブリティッシュ·コロンビア大学 は、クジラの脳の特殊な血管が水泳による脈動から保護している可能性があることを示唆しています。
血管を取り囲む血液動脈のネットワークである「retia mirabilia」または「素晴らしいネット」の正確な機能については、数多くの仮説があります。 脳 クジラの背骨。 しかし、UBC の動物学者は現在、答えがあると考えており、コンピューター モデリングが彼らの主張を裏付けています。
馬のような陸生哺乳類は、疾走するとき、血液中に「脈動」を経験します。これにより、体内の血圧が、一歩一歩進むごとに上下します。 新しい研究で、主執筆者のマーゴ・リリー博士と彼女のチームは、背腹の動きで泳ぐクジラも同じ現象を経験するという最初の提案を提供します。 そして、クジラが長期的な脳損傷を避ける理由を発見したかもしれません。
UBC動物学部門の名誉研究員であるLillie博士は、次のように述べています。 「すべての哺乳類の平均血圧は、静脈よりも動脈、つまり心臓から出る血液の方が高くなります。 この圧力差により、脳を通るなど、体内の血流が促進されます。 しかし、運動は血液を強制的に動かし、脳内の圧力または「脈拍」のスパイク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。」
「この種の長期的な損傷は、 重度の聴覚障害者が、認知症 人間で。 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、鯨類が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。」
科学者たちは、 「レティアは「パルス転送」メカニズムを使用して、平均的な差に加えて、移動中にクジラ目の脳内の血圧に差がないことを確認します。 基本的に、網膜は、血液に発生する脈拍を弱めるのではなく、脳に入る動脈血の脈拍を出ていく静脈血に伝達し、同じ「振幅」または脈拍の強さを維持し、内圧の差を回避します。脳そのもの。」
羽ばたき頻度は、科学者が 11 種類の鯨類から得た生体力学的要因の XNUMX つであり、コンピューター モデルに入力されました。
上席著者のロバート・シャドウィック博士は、UBC の動物学部門の名誉教授であり、次のように述べています。 「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裏付けています。」
「このモデルを使用して、他の動物について質問したり、人間を含む動物が動いたときに血圧パルスに何が起こっているのかを尋ねたりすることができます。 この仮説は、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直接検証する必要がありますが、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、現時点では倫理的および技術的に不可能です。」
「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。 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。」
共著者のウェイン ヴォーグル博士は、UBC の細胞生理学部門の教授であり、 と, 「深部で胸部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が、次の重要なステップになるでしょう。 もちろん、直接的な血圧測定と脳の流れは非常に貴重ですが、現時点では技術的に不可能です。」
ジャーナルリファレンス：
- MA Lillie、AW Vogl、他。 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します。 科学。 DOI： 10.1126 / science.abn3315
