Forskare vid Penn State rapporterar att spänning av bukmusklerna kan överföra tryck genom ett ven-nätverk längs ryggraden, vilket får hjärnan att förskjutas något inuti skallen hos möss. Teamet uppger att datorsimuleringar tyder på att denna rörelse skulle kunna bidra till att driva flödet av ryggmärgsvätska, vilket antas stödja avlägsnande av slaggprodukter, och erbjuder därmed en möjlig mekanisk förklaring till varför vardaglig rörelse och motion är förknippade med hjärnhälsa.
Forskare vid Penn State säger sig ha identifierat en mekanisk väg som kopplar samman vanlig kroppsrörelse med subtil rörelse av hjärnan inuti skallen.
I en studie som publicerades online den 27 april i Nature Neuroscience rapporterar forskarna att när bukmusklerna dras samman pressar de på blodkärl som är kopplade till ryggmärgen och hjärnan. Det resulterande trycket kan överföras genom det vertebrala venplexus—ett nätverk av vener som binder samman buken med ryggmärgskanalen—vilket leder till en lätt förskjutning av hjärnan inuti skallen.
Patrick Drew, professor vid Penn State med tjänster inom både ingenjörsvetenskap, mekanik, neurokirurgi, biologi och biomedicinsk teknik, jämförde processen med ett hydrauliskt system där bukmusklerna fungerar som en pump. Han menar att även små handlingar—som att spänna bålen innan man ställer sig upp eller tar ett steg—kan räcka för att generera effekten.
För att observera fenomenet använde teamet tvåfotonmikroskopi och mikrodatortomografi för att studera möss medan de rörde sig. De rapporterade att hjärnan försköts precis innan djuren rörde sig, omedelbart efter att bukmusklerna spändes för att initiera rörelsen.
För att testa om själva buktrycket drev effekten, applicerade forskarna ett försiktigt, kontrollerat tryck på buken hos lätt bedövade möss, utan andra rörelser. De uppgav att detta fortfarande orsakade hjärnrörelse och att hjärnan började återgå mot sin ursprungliga position när trycket släppte.
”Viktigt att notera är att hjärnan började röra sig tillbaka mot sitt utgångsläge omedelbart när buktrycket lättade”, sa Drew.
Efter att ha bekräftat att buksammandragningar kunde driva hjärnrörelse, använde teamet datorsimuleringar för att utforska hur den rörelsen skulle kunna påverka ryggmärgsvätskans (CSF) rörelse. Francesco Costanzo, professor vid Penn State som ledde modelleringsarbetet, sa att gruppen förenklade problemet genom att behandla hjärnans struktur som en svamp.
”Vi behöll idén om hjärnan som en svamp, och tänkte oss den som en smutsig svamp—hur rengör man en smutsig svamp?” sa Costanzo. ”Man håller den under en kran och kramar ur den.”
Forskarna menar att deras simuleringar tyder på att hjärnrörelser orsakade av buksammandragningar kan bidra till att driva vätskeflöde i och omkring hjärnan—en rörelse som allmänt anses vara viktig för att rensa bort slaggprodukter. Drew tillade att resultaten bygger vidare på tidigare forskning om hur sömnrelaterade processer och förändringar som neuronförlust relaterar till flödestider för ryggmärgsvätska.
Författarna betonade att mer arbete krävs för att fastställa hur mekanismen tillämpas på människor. De menar dock att resultaten erbjuder en tänkbar väg för hur vardaglig aktivitet kan bidra till hjärnhälsa.
”Vår forskning visar att lite rörelse är bra, och det kan vara ytterligare en anledning till varför motion är bra för vår hjärnhälsa”, sa Drew.
