Međunarodni tim razvio je prošireni Ginzburg–Landau model koji uspešno reprodukuje oscilacije primećene u eksperimentima na crevima mačaka. Rezultati pokazuju kako se obližnji oscilatori mogu sinkronizovati pod određenim pragovima, što objašnjava obrasce protoka u digestivnom traktu i ima analogije u ritmičnim promenama protoka krvi u mozgu. Studija, objavljena u Physical Review Letters, ne dokazuje direktnu vezu creva i mozga, ali pruža koristan okvir za dalje istraživanje neurovaskularnih i gastrointestinalnih pulsacija.
Skriveni ritmovi mozga i creva: ista fizika upravlja peristaltikom i pulsacijama moždanih sudova
Skriveni ritmovi u telu: kako ista fizika povezuje creva i mozak
Naši organizmi neprestano osciluju: od ritma disanja do noćnog pranja tečnosti koje ispira mozak. Novo istraživanje pokazuje da ključni ritmovi u crevima i u krvnim sudovima mozga dele iste osnovne fizičke principe — i to može pomoći da bolje razumemo kako oba sistema funkcionišu.
Šta su istraživači uradili?
Međunarodni tim istraživača počeo je od relativno jednostavnog sistema — peristaltike creva, mehanizma koji gura hranu kroz digestivni trakt. Na osnovu ranijih radova, razvili su prošireni Ginzburg–Landau (GL) matematički model koji opisuje talasne obrasce i oscilacije u crevima.
Model su testirali poređenjem sa eksperimentima izvedenim na crevima mačaka i pokazalo se da model verno reprodukuje posmatrane oscilacijske obrasce.
Ključni uvid: povezani (coupled) oscilatori
Novi pristup objašnjava kako se obližnji skupovi oscilacija mogu sinkronizovati — odnosno „povezati“ — ukoliko razlike u njihovim početnim frekvencijama nisu prevelike. Studija identifikuje jasne pragove kod kojih dolazi do sinhronizacije i pragove kod kojih se oscilacije odvajaju.
„Povezani oscilatori međusobno komuniciraju — svaki deo creva je oscilator koji razgovara sa susednim delovima,“ kaže Massimo Vergassola (UC San Diego).
Ova fizika ne objašnjava direktnu anatomsko-funkcionalnu vezu između creva i mozga, već pokazuje da slični matematički principi mogu da opišu oscilacije u oba sistema. Drugim rečima, mehanizmi koji upravljaju talasima u crevima imaju analogije u ritmičnim promenama protoka krvi u korteksu — pojavi poznatoj kao kortikalna vazomocija.
Razlike i implikacije
Postoje važne razlike: crevo je praktično jednosmerni kanal za sadržaj koji prolazi, dok krv u mozgu cirkuliše kroz složenu mrežu sudova i može teći u više pravaca. Ipak, uvid u univerzalne principe sinhronizacije oscilatora može pomoći naučnicima da bolje razumeju pulsacije koje u oba sistema ponekad signaliziraju promene u mentalnom zdravlju ili predstavljaju raniji znakovi neurodegenerativnih procesa.
„Mozak je beskrajno složeniji od creva, ali ovo je primer naučnog pristupa koji postavlja pitanje, rešava deo problema i vraća se na početno pitanje,“ dodaje Kleinfeld.
Rad je objavljen u časopisu Physical Review Letters. Iako su rezultati zasnovani na matematičkom modelu i eksperimentima na životinjama, otkriće pruža koristan okvir za dalja ispitivanja u humanim studijama i može podstaći nove pristupe praćenju i razumevanju neurovaskularnih i gastrointestinalnih poremećaja.
Zaključak: Iako ne ukazuje na direktnu fizičku vezu „crevo–mozak“ u smislu jedinstvenog mehanizma, studija otkriva zajedničke fizičke principe koji upravljaju ritmovima oba sistema i otvara put za dalje istraživanje veza između vaskularnih pulsacija i stanja mozga.
Pomozite nam da budemo bolji.
