Ο ρυθμός γήρανσης του εγκεφάλου διαφέρει εντυπωσιακά από άτομο σε άτομο — και το «μυστικό» μπορεί να κρύβεται στους ανεπαίσθητους παλμούς που ταξιδεύουν μέσα στα αιμοφόρα αγγεία του. Η δυνατότητα μέτρησης αυτών των αγγειακών παλμών θα μπορούσε να προσφέρει πρώιμες ενδείξεις εγκεφαλικής γήρανσης, πολύ πριν εμφανιστούν ορατές βλάβες. Τώρα, επιστήμονες στις ΗΠΑ κατάφεραν για πρώτη φορά να μετρήσουν αυτούς τους παλμούς του εγκεφάλου-μια ανακάλυψη που ίσως εξηγεί γιατί κάποιοι άνθρωποι παραμένουν πνευματικά αιχμηροί, ενώ άλλοι χάνουν σταδιακά τη διαύγειά τους, παρότι έχουν την ίδια ηλικία. Οι ερευνητές συνοψίζουν αυτές τις μεταβολές από χτύπο σε χτύπο με έναν δείκτη που ονομάζουν microvascular volumetric pulsatility index (mvPI) — ένα κανονικοποιημένο μέτρο της μεταβολής του όγκου του αίματος κατά τη διάρκεια ενός καρδιακού παλμού.
Πώς διεξήχθη η έρευνα
Η ερευνητική ομάδα από το Ινστιτούτο Νευροαπεικόνισης και Πληροφορικής Stevens του Πανεπιστημίου της Νότιας Καλιφόρνιας, χρησιμοποίησαν έναν εξαιρετικά ισχυρό σαρωτή μαγνητικής τομογραφίας προκειμένου να εξετάσουν το εσωτερικό του εγκεφάλου νεότερων και ηλικιωμένων εθελοντών. Η μελέτη έδειξε ότι η λευκή ουσία στα βαθιά τμήματα του εγκεφάλου των ηλικιωμένων παρουσίαζε πολύ ισχυρότερους παλμούς στα αγγεία σε σχέση με τους νεότερους. Ωστόσο, δεν εμφάνιζαν όλοι οι ηλικιωμένοι το ίδιο μοτίβο: κάποιοι 60χρονοι είχαν παλμούς παρόμοιους με 20χρονους, ενώ άλλοι εμφάνιζαν πολύ αυξημένα επίπεδα, ιδιαίτερα όσοι είχαν υπέρταση.
Η ομάδα, με επικεφαλής τον καθηγητή Ντάνι Γουάνγκ, ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για να παρακολουθεί αυτές τις μικροσκοπικές κινήσεις σε ζωντανούς ανθρώπους. Σε αντίθεση με τις παραδοσιακές εγκεφαλικές απεικονίσεις που δείχνουν βλάβες αφού έχουν ήδη συμβεί, αυτή η τεχνική καταγράφει τη μηχανική συμπεριφορά των αγγείων σε πραγματικό χρόνο, με κάθε χτύπο της καρδιάς.
Ο «παλμός» του εγκεφάλου
Κάθε φορά που χτυπά η καρδιά, οι αρτηρίες του εγκεφάλου διαστέλλονται και συστέλλονται ελαφρώς. Αυτές οι ρυθμικές παλμικές κινήσεις βοηθούν στη ροή του εγκεφαλονωτιαίου υγρού και στη ρύθμιση της αιματικής παροχής στις πιο ενεργές περιοχές του εγκεφάλου. Σε έναν νεαρό, υγιή εγκέφαλο, αυτοί οι παλμοί ακολουθούν ένα προβλέψιμο μοτίβο. Είναι ισχυρότεροι στην επιφάνεια του εγκεφάλου, όπου τα αιμοφόρα αγγεία εισέρχονται αρχικά από το κρανίο και στη συνέχεια ηρεμούν σταδιακά καθώς προχωρούν βαθύτερα.
Η ερευνητική ομάδα σάρωσε τους εγκεφάλους 11 νεαρών ενηλίκων (μέση ηλικία 28 ετών) και 12 μεγαλύτερων (μέση ηλικία 60 ετών) με έναν μαγνητικό τομογράφο 7 Tesla — μηχάνημα σχεδόν διπλάσιας ισχύος από εκείνα που χρησιμοποιούνται συνήθως στα νοσοκομεία. Κατά τη διάρκεια της εξέτασης, ένας μικρός αισθητήρας στο δάχτυλο των συμμετεχόντων κατέγραφε τον καρδιακό τους παλμό, ενώ ο τομογράφος αποτύπωνε, καρέ-καρέ, τις μεταβολές στον όγκο του αίματος με κάθε χτύπο της καρδιάς — δημιουργώντας ουσιαστικά μια «4D ταινία» του παλλόμενου εγκεφάλου.
Οι επιστήμονες «χαρτογράφησαν» τον εγκέφαλο σε στρώματα — από την επιφάνεια έως τη λευκή ουσία. Στους νέους, οι παλμοί ξεκινούσαν έντονοι και εξασθενούσαν σε βάθος. Στους μεγαλύτερους, η επιφάνεια φαινόταν σχεδόν αμετάβλητη, όμως βαθιά μέσα, στη λευκή ουσία οι παλμικές κινήσεις ήταν Στους μεγαλύτερους, η επιφάνεια και τα εξωτερικά στρώματα του εγκεφάλου έμοιαζαν με αυτά των νεαρών ενηλίκων. Ωστόσο, στη λευκή ουσία, οι παλμοί ήταν σημαντικά αυξημένοι. Η διαφορά μεταξύ των ηλικιωμένων ατόμων ήταν τεράστια — πολύ μεγαλύτερη από αυτή που παρατηρήθηκε στους νέους.
Η σύνδεση με την αρτηριακή πίεση
Οι μισοί από τους ηλικιωμένους συμμετέχοντες έπασχαν από υπέρταση — και ήταν αυτοί που εμφάνισαν τους πιο έντονους παλμούς στον εγκέφαλο. Αυτό υποδηλώνει ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος γερνάει με δύο τρόπους ταυτόχρονα. Όλοι οι άνθρωποι γερνούν με τον χρόνο, αλλά παράγοντες κινδύνου όπως η υψηλή αρτηριακή πίεση μπορούν να επιταχύνουν αυτή τη διαδικασία. Ο συνδυασμός αυτών των παραγόντων καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο γερνάει ο εγκέφαλος.
Τα γνωστά σημάδια γήρανσης του εγκεφάλου, όπως η συρρίκνωσή του και η μειωμένη ροή αίματος, χρειάζονται χρόνια για να αναπτυχθούν. Όταν οι γιατροί μπορούν να τα εντοπίσουν σε μια τομογραφία, έχει ήδη προκληθεί σημαντική βλάβη. Οι παλμοί των αιμοφόρων αγγείων λειτουργούν διαφορετικά. Αντικατοπτρίζουν αυτό που συμβαίνει στον εγκέφαλο, παλμό προς παλμό, κατά τη διάρκεια της τομογραφίας.
Γιατί έχει σημασία το εύρημα αυτό
Οι μικρές αρτηρίες του εγκεφάλου λειτουργούν σαν αποσβεστήρες κραδασμών, προστατεύοντας τον ευαίσθητο ιστό. Καθώς οι άνθρωποι μεγαλώνουν, αυτές οι αρτηρίες υφίστανται αλλαγές. Τα τοιχώματά τους γίνονται πιο άκαμπτα με τη συσσώρευση κολλαγόνου. Υπάρχουν συνολικά λιγότερα αιμοφόρα αγγεία. Το διακλαδωμένο δίκτυο γίνεται λιγότερο πολύπλοκο. Τα μυϊκά κύτταρα στα τοιχώματα των αγγείων χάνουν την ελαστικότητά τους. Όλες αυτές οι αλλαγές μειώνουν την ικανότητα των αρτηριών να απορροφούν την παλμική πίεση.
«Ο παλμός των αρτηριών είναι σαν την αντλία του εγκεφάλου, που βοηθά στην απομάκρυνση των αποβλήτων. Χάρη στη νέα μας μέθοδο, μπορούμε να δούμε για πρώτη φορά πώς αλλάζουν αυτοί οι όγκοι με την ηλικία και τους αγγειακούς παράγοντες κινδύνου» εξηγεί ο ερευνητής.
«Η νέα μας μέθοδος μας επιτρέπει να δούμε, για πρώτη φορά σε ανθρώπους, πώς αλλάζουν οι όγκοι αυτών των μικροσκοπικών αιμοφόρων αγγείων με τη γήρανση και τους αγγειακούς παράγοντες κινδύνου. Αυτό ανοίγει νέους δρόμους για τη μελέτη της υγείας του εγκεφάλου, της άνοιας και των παθήσεων των μικρών αγγείων» σημειώνει.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης έναν διαφορετικό τύπο μαγνητικής τομογραφίας για να μετρήσουν τους παλμούς στις μεγάλες αρτηρίες που είναι ορατοί με τις συμβατικές σαρώσεις. Οι νέες μικροσκοπικές μετρήσεις συσχετίστηκαν με αυτά τα πρότυπα μεγαλύτερων αγγείων, επιβεβαιώνοντας ότι αυτό που συμβαίνει σε μικροσκοπικά αγγεία αντανακλά ευρύτερες αλλαγές σε ολόκληρο το αρτηριακό σύστημα. Η ένταση των αλλαγών διαφέρει ανά περιοχή του εγκεφάλου. Στους ηλικιωμένους, η εξωτερική φαιά ουσία παρουσίασε μόνο μικρή αύξηση σε σχέση με τους νεότερους ενήλικες. Αλλά οι διαφορές στη λευκή ουσία ήταν δραματικές. Αυτό μπορεί πιθανώς να εξηγήσει γιατί η βλάβη στη λευκή ουσία είναι ένα τόσο χαρακτηριστικό γνώρισμα της γήρανσης του εγκεφάλου.
Η μελέτη αυτή δείχνει ότι οι παλμοί των αιμοφόρων αγγείων αλλάζουν με την ηλικία και διαφέρουν σημαντικά μεταξύ των ανθρώπων. Οι αυξημένοι παλμοί στη λευκή ουσία, ιδιαίτερα σε όσους έχουν υψηλή αρτηριακή πίεση, υπογραμμίζουν ότι η χρονολογική ηλικία δεν καθορίζει τον ρυθμό γήρανσης του εγκεφάλου — κάθε εγκέφαλος ακολουθεί τη δική του τροχιά, η οποία πλέον μπορεί να μετρηθεί και να παρακολουθηθεί με την ειδική αυτή απεικόνιση.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Cardiovascular Research.
