고래가 수영할 때 뇌 손상을 입지 않는 이유 - Sciencetimes

고래 뇌의 특별한 혈관이 수영으로 인해 뇌를 손상시킬 수 있는 혈액 내 맥박으로부터 고래를 보호할 수 있다고 새로운 UBC 연구가 제안했습니다.

‘retia mirabilia’ 또는 ‘wonderful net’으로 알려진 고래의 뇌와 척추를 감싸고 있는 이러한 혈관 네트워크의 정확한 사용에 대한 많은 이론이 있지만, 이제 UBC 동물학자들은 컴퓨터 모델링으로 수수께끼를 풀었다고 믿습니다. 그들의 예측을 뒷받침합니다.

말과 같은 육상 포유류는 질주할 때 혈액에서 ‘맥박’을 경험하는데, 여기서 몸 안의 혈압은 보폭마다 오르락내리락합니다. 새로운 연구에서 수석 저자인 Dr. Margo Lillie와 그녀의 팀은 동일한 현상이 등-복부 움직임으로 헤엄치는 해양 포유류에서 발생한다고 처음으로 제안했습니다. 즉, 고래. 그리고 고래가 뇌에 장기적인 손상을 입히는 것을 피하는 이유를 알아냈을 수도 있습니다.

모든 포유류에서 평균 혈압은 동맥 또는 심장에서 나가는 혈액이 정맥보다 높습니다. UBC 동물학과 명예 연구원인 Dr. Lillie는 이러한 압력 차이가 뇌를 포함하여 신체의 혈류를 유도한다고 말합니다. 그러나 운동은 혈액을 강제로 이동시켜 뇌에 압력 스파이크 또는 ‘맥박’을 일으킬 수 있습니다. 이러한 맥박을 위해 뇌로 들어가는 혈액과 뇌에서 나가는 혈액 사이의 압력 차이가 손상을 일으킬 수 있습니다.

이러한 종류의 장기적인 손상은 인간의 치매로 이어질 수 있다고 Lillie 박사는 말합니다. 그러나 말이 숨을 들이쉬고 내쉬면서 맥박을 처리하는 반면, 고래는 다이빙과 수영을 할 때 숨을 참습니다. “따라서 고래류가 호흡계를 사용하여 압력 맥박을 조절할 수 없다면 문제를 해결할 다른 방법을 찾았을 것입니다.”라고 Lillie 박사는 말합니다.

Lillie 박사와 동료들은 망막이 ‘펄스 전달’ 메커니즘을 사용하여 운동하는 동안 고래류의 뇌에서 평균 차이 외에 혈압 차이가 없음을 보장한다는 이론을 세웠습니다. 본질적으로 망막은 혈액에서 발생하는 맥박을 감쇠시키는 것이 아니라 뇌로 들어가는 동맥혈의 맥박을 나가는 정맥혈로 전달하여 맥박의 ‘진폭’이나 강도를 동일하게 유지하여 압력의 차이를 피합니다. 뇌 자체에서.

연구자들은 플루킹 주파수를 포함하여 11종의 고래류로부터 생체역학적 매개변수를 수집하고 이 데이터를 컴퓨터 모델에 입력했습니다.

“수영이 내부 압력 펄스를 생성한다는 우리의 가설은 새로운 것이며, 우리 모델은 운동으로 생성된 압력 펄스가 결과 흐름의 맥동성을 최대 97%까지 감소시키는 펄스 전달 메커니즘에 의해 동기화될 수 있다는 우리의 예측을 뒷받침합니다”라고 수석 저자는 말합니다. UBC 동물학과 명예교수인 Dr. Robert Shadwick.

이 모델은 잠재적으로 다른 동물에 대해 질문하는 데 사용될 수 있으며 인간을 포함하여 움직일 때 혈압이 어떻게 변화하는지에 대해 Shadwick 박사는 말합니다. 그리고 연구원들은 헤엄치는 고래류의 뇌에서 혈압과 혈류를 측정하여 가설을 직접 테스트해야 한다고 말하지만 현재로서는 살아있는 고래에 탐침을 넣어야 하기 때문에 윤리적으로나 기술적으로는 불가능합니다.

“그들이 흥미롭긴 하지만 본질적으로 접근할 수 없습니다.”라고 그는 말합니다. “그들은 아마도 지구상에서 가장 큰 동물이며 그들이 어떻게 생존하고 생활하며 그들이 하는 일을 하는지 이해하는 것은 기초 생물학의 매혹적인 부분입니다.”

공동 저자인 UBC 세포 및 생리학 학과 교수인 Dr. Wayne Vogl은 “흉부가 심해 수압에 어떻게 반응하고 폐가 혈관 압력에 어떻게 영향을 미치는지 이해하는 것이 중요한 다음 단계가 될 것”이라고 말했습니다. “물론 혈압과 뇌의 흐름을 직접 측정하는 것은 매우 중요하지만 현재로서는 기술적으로 불가능합니다.”

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/09/220923090856.htm