Speciale bloedvaten in walvishersenen kunnen hen beschermen tegen pulsen, veroorzaakt door zwemmen, in hun bloed die de hersenen zouden beschadigen, heeft nieuw UBC-onderzoek gesuggereerd.

Er zijn veel theorieën over het exacte gebruik van deze netwerken van bloedvaten die de hersenen en ruggengraat van een walvis wiegen, bekend als 'retia mirabilia', of 'wonderbaarlijk net', maar nu geloven UBC-zoölogen dat ze het mysterie hebben opgelost, met computermodellering die hun voorspellingen ondersteunen.

Landzoogdieren zoals paarden ervaren 'pulsen' in hun bloed tijdens het galopperen, waarbij de bloeddruk in het lichaam bij elke stap op en neer gaat. In een nieuwe studie hebben hoofdauteur Dr. Margo Lillie en haar team voor het eerst gesuggereerd dat hetzelfde fenomeen optreedt bij zeezoogdieren die zwemmen met dorso-ventrale bewegingen; met andere woorden, walvissen. En ze hebben misschien ontdekt waarom walvissen hiervoor langdurige schade aan de hersenen vermijden.

Bij alle zoogdieren is de gemiddelde bloeddruk hoger in de slagaders, of het bloed dat het hart verlaat, dan in de aderen. Dit drukverschil stimuleert de bloedstroom in het lichaam, ook door de hersenen, zegt dr. Lillie, emeritus onderzoeker bij de afdeling zoölogie van de UBC. Motoriek kan echter bloed krachtig verplaatsen, waardoor drukpieken of 'pulsen' naar de hersenen ontstaan. Het drukverschil tussen het bloed dat de hersenen binnenkomt en verlaat voor deze pulsen kan schade veroorzaken.

Dergelijke schade op lange termijn kan leiden tot dementie bij mensen, zegt dr. Lillie. Maar terwijl paarden omgaan met de pulsen door in en uit te ademen, houden walvissen hun adem in tijdens het duiken en zwemmen. "Dus als walvisachtigen hun ademhalingssysteem niet kunnen gebruiken om drukpulsen te matigen, moeten ze een andere manier hebben gevonden om het probleem aan te pakken", zegt Dr. Lillie.

Dr. Lillie en collega's theoretiseerden dat de retia een 'pulsoverdracht'-mechanisme gebruiken om ervoor te zorgen dat er geen verschil is in bloeddruk in de hersenen van walvisachtigen tijdens beweging, bovenop het gemiddelde verschil. In wezen, in plaats van de pulsen die in het bloed optreden te dempen, brengen de retia de puls in het arteriële bloed dat de hersenen binnenkomt over naar het veneuze bloed dat eruit komt, waarbij dezelfde 'amplitude' of sterkte van de pols wordt behouden, en zo elk drukverschil wordt vermeden in de hersenen zelf.

De onderzoekers verzamelden biomechanische parameters van 11 soorten walvisachtigen, waaronder de frequentie van fluking, en voerden deze gegevens in een computermodel in.

"Onze hypothese dat zwemmen interne drukpulsen genereert, is nieuw, en ons model ondersteunt onze voorspelling dat door beweging gegenereerde drukpulsen kunnen worden gesynchroniseerd door een pulsoverdrachtmechanisme dat de pulsatiliteit van de resulterende stroom met maximaal 97 procent vermindert", zegt senior auteur Dr. Robert Shadwick, emeritus hoogleraar bij de afdeling zoölogie van de UBC.

Het model kan mogelijk worden gebruikt om vragen te stellen over andere dieren en wat er gebeurt met hun bloeddrukpulsen wanneer ze bewegen, inclusief mensen, zegt Dr. Shadwick. En hoewel de onderzoekers zeggen dat de hypothese nog steeds rechtstreeks moet worden getest door de bloeddruk en de stroom in de hersenen van zwemmende walvisachtigen te meten, is dit momenteel ethisch en technisch niet mogelijk, omdat het een sonde in een levende walvis zou inhouden.

"Hoe interessant ze ook zijn, ze zijn in wezen ontoegankelijk", zegt hij. "Het zijn de grootste dieren op aarde, mogelijk ooit, en het is een fascinerend stukje fundamentele biologie om te begrijpen hoe ze erin slagen te overleven en te leven en te doen wat ze doen."

"Begrijpen hoe de thorax reageert op waterdruk op diepte en hoe longen de vasculaire druk beïnvloeden, zou een belangrijke volgende stap zijn", zegt co-auteur Dr. Wayne Vogl, professor in de UBC-afdeling van cellulaire en fysiologische wetenschappen. "Natuurlijk zouden directe metingen van de bloeddruk en de stroom in de hersenen van onschatbare waarde zijn, maar technisch niet mogelijk op dit moment."

"Retia mirabilia:de hersenen van walvisachtigen beschermen tegen door voortbeweging gegenereerde bloeddrukpulsen" werd vandaag gepubliceerd in Science . + Verder verkennen

Hoe uw ogen kunnen helpen bij het diagnosticeren van hoge bloeddruk