Nowe badanie pokazuje, że rytmy oddychania wpływają na przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego w mózgu i wokół niego. Płyn mózgowo-rdzeniowy odgrywa ważną rolę w wypłukiwaniu produktów przemiany materii z mózgu. Odkrycie może mieć wpływ na choroby mózgu, takie jak choroba Alzheimera.
Nasze mózgi są obmywane przez stały przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego, który pełni ważną rolę w usuwaniu substancji odpadowych, takich jak szkodliwe białka i nadmiar wody.
Rytm twojego serca jest jednym z czynników wpływających na to, jak dobrze ten płyn przepływa przez mózg. Teraz nowe badanie pokazuje, że oddychanie wpływa również na przepływ płynu rdzeniowego.
„Nie jest wykluczone, że techniki oddychania jogi mogą wpływać na przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego i sprzyjać usuwaniu odpadów mózgowych” – mówi Vegard Vinje z Simula Research Laboratory, gdzie jest doktorantem.
Badanie zostało niedawno opublikowane w czasopiśmie Nature Scientific Reports i jest częścią pracy doktorskiej Vinje na ten temat.
Tętno i sen sprzyjają przepływowi
Niektóre substancje odpadowe gromadzą się w mózgu w wyniku zaburzeń czynnościowych mózgu. Jednym z dobrze znanych przykładów jest amyloid beta, który gromadzi się w postaci blaszki miażdżycowej u osoby cierpiącej na chorobę Alzheimera. Ale wiele pozostaje nieznanych na temat tego, jak mózg pozbywa się produktów przemiany materii.
Jednak w 2013 roku naukowcy odkryli, że płyn mózgowo-rdzeniowy odgrywa rolę w oczyszczaniu mózgu. Płyn wpływa do mózgu wzdłuż małych przestrzeni wokół tętnic i wypłukuje odpady przez samą tkankę mózgową.
„To naprawdę przykuło uwagę ludzi” — mówi Vinje.
To, jak dobrze przepływa płyn mózgowy, może zatem określić, jak wydajnie usuwane są odpady.
Przepływ jest napędzany między innymi przez bicie serca, ponieważ tętnice w mózgu rozszerzają się z każdym uderzeniem. Ponadto wcześniejsze badania sugerują, że przepływ wzrasta, gdy śpimy.
Mierzono ciśnienie w mózgu przez długi czas
Vinje otrzymał tytuł Inżyniera Studenta Roku 2016 od Universum, kiedy był studentem na Wydziale Matematyki i Nauk Przyrodniczych Uniwersytetu w Oslo. Jego tytuł magistra dotyczył obliczeń przepływów płynów w mózgu.
Poprzednie badania MRI wykazały, że oddychanie może wpływać na przepływ płynu rdzeniowego.
„Badania te były jednak ograniczone do krótkich okresów czasu ze względu na ograniczenia technologii MRI” – mówi Vinje.
On i jego koledzy mieli dostęp do pomiarów ciśnienia w mózgach pacjentów z wodogłowiem lub wodą w mózgu, którzy przebywali w Rikshospitalet, Ullevål University Hospital. Te pomiary ciśnienia są wykonywane rutynowo w celu określenia, którzy pacjenci wymagają operacji.
Zaletą badań Vinje jest to, że odczyty ciśnienia rozciągały się na ponad 15 godzin i więcej.
Oddech kontra bicie serca
Dwa czujniki ciśnienia zostały umieszczone w dwóch różnych miejscach w mózgach pacjentów, dając 200 pomiarów ciśnienia na sekundę.
Na podstawie tych pomiarów ciśnienia Vinje i współpracownicy byli w stanie obliczyć przepływ płynu rdzeniowego za pomocą równań Naviera-Stokesa. Następnie obliczyli procent zmian przepływu spowodowanych oddychaniem w stosunku do uderzeń serca.
Pomiary wykazały, że pulsacje ciśnienia są trzykrotnie większe dla pulsacji serca niż dla oddechu.
„Chociaż cykle pulsacji ciśnienia są zdominowane przez pulsacje serca, prędkość płynu zależy zarówno od oddechu, jak i od bicia serca. Objętość płynu mózgowo-rdzeniowego, która pulsuje w mózgu i wokół niego, jest znacznie większa w cyklu oddychania niż w przypadku bicia serca” – powiedział Vinje.
Objętość poruszana podczas cyklu oddechowego była ponad czterokrotnie większa niż objętość przemieszczana w ciągu jednego uderzenia serca. To dlatego, że każdy wdech trwa dłużej niż każde uderzenie serca – z około 15 inhalacjami na minutę w porównaniu z 60-70 uderzeniami serca na minutę, wyjaśnia.
„Głębokie oddychanie ma większy wpływ na przepływ płynu mózgowego niż krótkie, płytkie oddychanie”
Głębokie oddychanie lepsze niż szybkie
Vinje wyjaśnia, dlaczego mniej głębokich oddechów ma większy wpływ na przepływ płynu mózgowego niż szybsze, płytkie oddychanie. Zasadniczo dłuższe fale, które powstają w wyniku głębokich oddechów, mogą przenosić większą objętość. Porównuje to do fal oceanu uderzających o ląd.
„Wyobraź sobie plażę ze śmieciami. Długa fala skuteczniej usunie śmieci i bałagan z plaży niż krótka” – powiedział.
Wyjaśnia, że krótkie, bardziej wzburzone fale nie docierają tak wysoko na plażę w porównaniu z dłuższymi falami o tej samej wysokości.
Potrafi wyjaśnić wartość ćwiczeń oddechowych
Pacjenci w badaniu Vinje wykonywali średnio aż 15 oddechów na minutę, co jest normalne. Ale w przypadku niektórych ćwiczeń głębokiego oddychania jogi praktykujący mogą wziąć tylko pięć oddechów na minutę, mówi.
Przeprowadzono wiele badań nad tym, czy iw jaki sposób oddychanie może mieć działanie prozdrowotne.
„Nie jest wykluczone, że część odpowiedzi może leżeć w wpływie technik oddychania na przepływ płynu mózgowo-rdzeniowego, który z kolei został powiązany z usuwaniem odpadów z mózgu” – powiedział Vinje.