Кровоснабжение головного мозга
Скорость кровотока
Скорость потока воды в ручейке измерить довольно просто, нужно лишь иметь часы, знать расстояние между двумя точками вдоль ручья и еще как-нибудь пометить протекающую воду, например, бросить на воду легкую щепку.
Зная путь, который прошла щепка (расстояние между двумя точками), и время, потраченное на это, легко рассчитать скорость движения воды.
А вот если «ручеек» имеет ширину в несколько микрометров и к тому же скрыт под черепной коробкой? Измерить скорость, с которой перемещается кровь в капиллярах головного мозга,— задача очень сложная.
Между тем знать скорость кровотока очень важно, ведь он регулирует доставку нервным клеткам кислорода. Теоретики, используя различные математические модели проникновения кислорода в ткани мозга, подсчитали, что процесс будет наиболее эффективным при некотором оптимальном значении скорости, с которой кровь движется по капиллярам.
Для капилляра диаметром в 6 микрометров скорость кровотока должна быть не больше, чем 6, и не меньше, чем 4—5 сантиметров в минуту. И вот почему: превышение скорости практически не улучшает снабжение тканей кислородом, это связано с особыми условиями диффузии кислорода через стенки сосудов и клеточные мембраны, а падение скорости ниже 4—5 сантиметров в минуту ведет к быстрому падению уровня кислорода в тканях.
Однако это лишь теоретические выкладки. Какова же истинная скорость движения крови в капиллярах мозга?
Скорость кровотока в капиллярах коры головного мозга
Все имевшиеся до сих пор в литературе данные были получены косвенным путем. Впервые непосредственные измерения скорости кровотока в капиллярах коры головного мозга были проведены в Институте физиологии имени И. П. Павлова с помощью микрокиносъемки. Оригинальная установка позволила вести наблюдения и проводить съемку сосудов с увеличением в 300 раз.
Опыты проводились на белых мышах. Очень важно отметить, что во время опытов животные не находились под наркозом и артериальное давление крови у них было в норме. Для определения тока крови выбирали капилляры длиной до 250 микрометров с поперечным сечением от 3 до 6 микрометров.
В таких сосудах отчетливо видны эритроциты, движущиеся друг за другом. В «широких» сосудах, диаметром 5—6 микрометров, они движутся в виде «монетных столбиков», в которых монетки — эритроциты положены одна на другую всей плоскостью.
В сосудах с меньшим просветом эритроциты уложены цепочкой, они касаются только боками. В непрерывном потоке эритроцитов время от времени можно заметить просветы — это участки плазмы между эритроцитами.
На позитивной пленке они выглядят светлыми пятнами на темном фоне заполненного эритроцитами капилляра. Такие просветы служат той самой «щепкой», которая помогает определить скорость потока воды в ручье.
Перемещение просвета вдоль капилляра от кадра к кадру (съемке велась с фиксированной частотой 40 кадров в секунду) позволяет очень точно определить скорость движения крови.
Измерения показали, что в капиллярах поверхностных слоев коры головного мозга диаметром 3—4 и 5—6 микрометров кровь течет практически с одинаковой скоростью, в среднем равной 4—5 сантиметрам в минуту.
Поддержание средней скорости кровотока на этом уровне в полном согласии с теоретическими расчетами соответствует оптимальному режиму потребления кислорода нервными клетками. В эксперименте наблюдались колебания скорости. Иногда она снижалась до 3—4 сантиметров в минуту, иногда возрастала до 6.
По-видимому, такие колебания можно рассматривать как механизм, который регулирует снабжение ткани мозга кислородом в зависимости от ее меняющихся энергетических потребностей.
