Mamiferele marine sunt foarte adaptate pentru a trăi sub apă. Unul dintre cele mai provocatoare aspecte ale acestui mediu este presiunea extremă pe care animalele o experimentează la adâncime tot mai mare. Această condiție crește nevoia de protecție a creierului împotriva fluxului sanguin pulsatil, ceva experimentat de toate mamiferele.
Un nou studiu al Universitatea din British Columbia sugerează că vasele de sânge speciale din creierul balenelor le pot proteja de pulsurile cauzate de înot.
Există numeroase ipoteze cu privire la funcția precisă a „retia mirabilia” sau „rețea minunată”, rețele de artere sanguine care înconjoară creier și coloana vertebrală a unei balene. Cu toate acestea, zoologii UBC cred acum că au răspunsul, iar modelarea computerizată le susține afirmațiile.
Când galopează, mamiferele terestre precum caii experimentează „pulsuri” în sânge, unde tensiunea arterială din interiorul corpului crește și scade cu fiecare pas. Într-un nou studiu, autorul principal, dr. Margo Lillie și echipa sa, oferă prima sugestie că balenele, care înoată cu mișcări dorso-ventrale, experimentează și ele același fenomen. Și poate că au descoperit de ce balenele evită leziunile cerebrale pe termen lung.
Dr. Lillie, cercetător asociat emerit în departamentul de zoologie UBC, a spus: „La toate mamiferele, tensiunea arterială medie este mai mare în artere sau sângele care iese din inimă decât în vene. Această diferență de presiune conduce fluxul de sânge în organism, inclusiv prin creier. Cu toate acestea, locomoția poate mișca sângele cu forță, provocând creșteri ale presiunii sau „pulsuri” în creier. Diferența de presiune dintre sângele care intră și iese din creier pentru aceste impulsuri poate provoca daune.”
„Daune pe termen lung de acest fel pot duce la demenţă în fiinţele umane. Dar în timp ce caii fac față pulsurilor inspirând și expirând, balenele își țin respirația atunci când se scufundă și înot. Deci, dacă cetaceele nu își pot folosi sistemul respirator pentru a modera impulsurile de presiune, trebuie să fi găsit o altă modalitate de a rezolva problema.”
Oamenii de știință au remarcat, „Retia utilizează un mecanism de „transfer puls” pentru a se asigura că nu există nicio diferență de tensiune arterială în creierul cetaceelor în timpul mișcării, pe lângă diferența medie. În esență, în loc să atenueze pulsurile care apar în sânge, retia transferă pulsul din sângele arterial care intră în creier către sângele venos care iese, păstrând aceeași „amplitudine” sau puterea pulsului și astfel, evitând orice diferență de presiune în creierul însuși.”
Frecvența fluking a fost unul dintre factorii biomecanici pe care oamenii de știință i-au obținut de la 11 specii diferite de cetacee și au introdus într-un model computerizat.
Autorul principal, Dr. Robert Shadwick, profesor emerit la departamentul de zoologie UBC, a spus: „Ipoteza noastră conform căreia înotul generează impulsuri de presiune interne este nouă, iar modelul nostru susține predicția noastră că impulsurile de presiune generate de locomoție pot fi sincronizate printr-un mecanism de transfer al impulsurilor care reduce pulsatilitatea fluxului rezultat cu până la 97 la sută.”
„Modelul ar putea fi folosit pentru a pune întrebări despre alte animale și despre ce se întâmplă cu pulsurile lor de tensiune arterială atunci când se mișcă, inclusiv despre oameni. Ipoteza încă mai trebuie testată direct prin măsurarea tensiunii arteriale și a fluxului în creierul cetaceelor care înoată, acest lucru nu este în prezent posibil din punct de vedere etic și tehnic, deoarece ar implica punerea unei sonde într-o balenă vie.”
„Oricât de interesante sunt, ele sunt în esență inaccesibile. Sunt cele mai mari animale de pe planetă, posibil vreodată, și înțelegerea modului în care reușesc să supraviețuiască și să trăiască și să facă ceea ce fac este o piesă fascinantă a biologiei de bază.”
Coautor Dr. Wayne Vogl, profesor la departamentul de științe celulare și fiziologice UBC, a spus, „Înțelegerea modului în care toracele răspunde la presiunile apei la adâncime și modul în care plămânii influențează presiunile vasculare ar fi un pas important următor. Desigur, măsurătorile directe ale tensiunii arteriale și fluxul cerebral ar fi neprețuite, dar nu sunt posibile din punct de vedere tehnic în acest moment.”
Referința jurnalului:
- MA Lillie, AW Vogl, et al. Retia mirabilia: Protejarea creierului cetaceelor de impulsurile tensiunii arteriale generate de locomoție. Ştiinţă. DOI: 10.1126/science.abn3315
