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为什么鲸鱼游泳时不会脑损伤

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新闻发布(2022年9月22日)。为什么鲸鱼在游泳时不会脑损伤。动物心理学Psychreg.//www.mums-channel.com/why-whales-dont-get-brain-damage-when-they-swim/
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鲸鱼大脑中特殊的血管可以保护它们不受游泳时血液中产生的脉冲的影响,这种脉冲会损害大脑,UBC新研究建议。

关于这些支撑着鲸鱼大脑和脊椎的血管网络的确切用途,有很多理论,但现在UBC大学的动物学家认为他们已经解决了这个谜团,计算机模型支持了他们的预测。

陆地哺乳动物,如马,在奔跑时,血液中会有“脉动”,身体内的血压随着每一步的变化而上下波动。在一项新的研究中,主要作者Margo Lillie博士和她的团队首次提出,同样的现象也发生在以背腹运动游泳的海洋哺乳动物身上;换句话说,就是鲸鱼。而且,他们可能已经发现了为什么鲸鱼会因此避免对大脑造成长期损伤。

在所有哺乳动物中,动脉或从心脏流出的血液的平均血压高于静脉。不列颠哥伦比亚大学动物学系荣誉退休研究员莉莉博士说,这种压力的差异驱动了体内的血液流动,包括流经大脑的血液流动。然而,运动可以有力地移动血液,导致血压飙升,或大脑“脉冲”。由于这些脉冲,进出大脑的血液之间的压力差可能会造成损伤。

莉莉博士说:“这种长期损伤会导致人类痴呆。”但是,当马通过吸气和呼气来处理脉冲时,鲸鱼在潜水和游泳时屏住呼吸。“所以,如果鲸类动物不能用它们的呼吸系统来调节压力脉冲,它们一定是找到了另一种方法来解决这个问题。”

莉莉博士和他的同事们推测,在平均血压差异的基础上,鲸类的视网膜利用一种“脉冲传递”机制来确保在运动过程中,鲸类大脑的血压没有差异。从本质上讲,视网膜不是抑制血液中的脉冲,而是将进入大脑的动脉血液中的脉冲转移到离开大脑的静脉血中,保持相同的“振幅”或脉冲强度,因此,避免了大脑内部压力的任何差异。

研究人员收集了11种鲸类动物的生物力学参数,包括,侥幸频率,并将这些数据输入到计算机模型中。

“我们关于游泳产生内部压力脉冲的假设是新的,我们的模型支持了我们的预测,即运动产生的压力脉冲可以通过脉冲传递机制进行同步,从而将产生的流量的脉动性降低高达97%。”UBC大学动物学系名誉教授、资深作者罗伯特·沙德威克博士说。

沙德维克博士说:“这个模型可以用来研究其他动物,包括人类,在运动时血压脉动的变化。”虽然研究人员表示,这一假设仍然需要通过测量游泳鲸类动物的血压和脑流量来直接验证,但目前这在伦理和技术上都是不可能的,因为这将涉及在活鲸体内放置探针。

他说:“尽管它们很有趣,但基本上是不可接近的。”“它们可能是地球上最大的动物,了解它们是如何生存、生活和做它们所做的事情是基础生物学的一个迷人之处。”

研究报告的合著者、不列颠哥伦比亚大学细胞和生理科学系教授韦恩·沃格尔博士说:“下一步重要的工作是了解胸腔对深水水压的反应,以及肺部如何影响血管压力。”“当然,直接测量血压和脑流量是非常宝贵的,但目前在技术上还不可能。”


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