Когда человек растёт, он учится ползать, ходить, есть, говорить. Но оказывается, что приспосабливается к этому миру не только сам ребёнок, но и его мозг. Ему необходимо «научиться» даже таким, казалось бы, банальным вещам, как работа и адекватное кровоснабжение.
В статье, опубликованной в издании The Journal of Neuroscience в 2016 году, учёные показали, что у новорождённых, в отличие от взрослых людей, возбуждение нейронов не вызывает улучшение кровотока. Только при взрослении мозг постепенно усиливает корреляцию между нейронной активностью и кровоснабжением.
Эксперименты исследователи из лаборатории Элизабет Хиллман (Elizabeth Hillman), профессора Колумбийского университета в Нью-Йорке, проводили на генно-модифицированных мышах, несущих флуоресцентные метки генетически кодируемого индикатора кальция (GCaMP). Это важно, так как именно поток ионов кальция говорит учёным о повышении активности нейронов. Также они следили за динамикой содержания в тканях мозга оксигемоглобина, несущего кислород, и «пустого» дезоксигемоглобина. Стимулируя лапки или усики разновозрастных мышей, они измеряли и сравнивали активность нейронов, а также изменения в их кровоснабжении.
У новорождённых мышат сигнал появлялся только в одном полушарии, и лишь на 13 день стимуляция стала вызывать симметричную активность обоих полушарий. Также в первые дни жизни стимуляция нейронов не приводила к увеличению кровотока, так как сосуды, обеспечивающие полноценное питание, просто оказывались ещё не сформированными. А с течением времени связь кровотока и активности нейронов усиливалась.
Кроме того, при помощи флуоресценции окисленных и восстановленных флавопротеинов учёные измеряли насыщение тканей кислородом. По идее, неразвитая сеть сосудов не способна в полной мере обеспечивать мозг кислородом, поэтому такая гипоксия должна приводить к массовой гибели клеток, но мозг новорождённого более устойчив к ней, чем мозг взрослого.
Согласно предположениям авторов, такая устойчивость необходима для защиты мозга в первые минуты после рождения, при переходе к дыханию с помощью легких. Более того, существует мнение, что гипоксия играет ключевую роль в процессах созревания нейронных сетей.