Физическая активность влияет на нейродегенеративные процессы

Понимание того, как физическая активность влияет на когнитивное долголетие, получило новое биомеханическое обоснование. Группа ученых под руководством профессора Патрика Дрю выявила, что головной мозг имеет значительно более тесную механическую связь с телом, чем предполагалось ранее. В основе этого взаимодействия лежит работа вертебрального венозного сплетения — сети кровеносных сосудов, объединяющих брюшную полость и пространство спинномозгового канала.

Механизм процесса запускается в момент сокращения мышц брюшного пресса, которое происходит даже при незначительных движениях, таких как подготовка к ходьбе или попытка сесть. Эти сокращения сжимают сосуды в брюшной полости, выталкивая кровь в сторону позвоночника и черепа. Возникающее давление приводит к небольшому, но функционально значимому смещению головного мозга внутри черепа. Такое циклическое движение заставляет окружающую спинномозговую жидкость (ликвор) интенсивнее циркулировать через ткани мозга. Ликвор выполняет функцию растворителя, который вымывает белковые отложения и продукты клеточного распада, накопление которых коррелирует с болезнью Альцгеймера и другими формами деменции.

Для подтверждения этой гипотезы исследователи применили комплекс методов визуализации и моделирования. С помощью двухфотонной микроскопии высокого разрешения было зафиксировано смещение мозга у мышей непосредственно в момент напряжения мышц живота, предшествующего началу движения. Для исключения влияния других факторов ученые провели эксперимент, в ходе которого на живот мышей, находившихся под легкой анестезией, оказывалось контролируемое внешнее давление. Результаты подтвердили, что механического сжатия брюшной полости достаточно для изменения положения мозга и последующего возвращения его в исходную позицию после снятия нагрузки.

Математическая часть исследования, возглавляемая профессором Франческо Костанцо, была сосредоточена на компьютерном моделировании динамики жидкостей. Поскольку структура мозга неоднородна, для симуляции была использована модель пористой среды. Это позволило рассчитать, как именно внешнее давление и движение мягкого «скелета» мозга способствуют проталкиванию жидкости через извилины и микроскопические поры. Моделирование показало, что даже микроскопические амплитуды движения мозга при ходьбе создают достаточный гидродинамический эффект для эффективной фильтрации тканей.

Полученные данные имеют высокую клиническую значимость для превентивной геронтологии. Традиционно считалось, что очистка мозга происходит преимущественно во время сна, однако данное исследование доказывает, что бодрствование и физическая активность обеспечивают дополнительный, динамический цикл промывания нейронных структур. Это делает регулярные физические нагрузки, включая простую ходьбу, обязательным компонентом стратегии по защите мозга от патологического накопления белков. В дальнейшем ученые планируют изучить параметры оптимальной интенсивности движений, необходимых для поддержания гидравлической функции мозга у людей разных возрастных групп.