与计算机相比，大脑可以用非常低的净能量供应进行计算。然而，我们对生物大脑如何管理能量的理解仍然不完整。然而，已知的是，血管的扩张和收缩周期，或血管舒缩，在大脑中自发发生，这一过程可能有助于增强能量营养物质的循环并清除废物。
现在，来自东北大学的研究人员开发出了一种可以轻松观察和监测小鼠脑血管动态的方法。这可以通过小鼠完整的头骨进行，也可以使用植入的光纤深入大脑进行。
该研究结果于 2024 年 4 月 17 日发表在 eLife 杂志上。
由于有报道称感官刺激会引起血管扩张或充血，研究人员试图通过向小鼠展示视觉刺激来诱导血管运动。他们发现，当向小鼠展示水平移动的条纹图案，该图案每 2 到 3 秒改变一次方向时，小鼠的血管会产生与图案速度相匹配的反应。
每天给小鼠进行 4 次 15 分钟的视觉训练，中间穿插 1 小时的休息时间。通过这种间隔训练，同步血管运动的幅度逐渐增加。有趣的是，视觉诱导的血管运动并不局限于负责视觉信息处理的大脑皮层区域。换句话说，同步血管运动遍布整个大脑。
这项研究的负责人、东北大学超级网络脑生理学实验室的松井宏教授表示：“同步血管运动可以通过缓慢振荡的视觉刺激来控制。这种循环机制的增强可能有益于大脑的信息处理能力。”
虽然人们早就知道神经元连接的变化有助于学习和记忆，但血管运动的可塑性此前从未被描述过。松井和他的同事发现，特定的视觉模式会让眼睛移动得更多，而这种眼球运动的改善取决于大脑小脑的变化。研究人员还观察到小脑中的血管活动与这种视动运动学习同步。
首席研究员 Daichi Sasaki 认为，同步血管运动可以有效地输送氧气和葡萄糖，从而提高学习能力。他表示：“我们的下一步是探索血管运动同步的优势。它可能有助于清除淀粉样蛋白等废物，从而可能延缓或预防痴呆症。中风康复也可以从更好的能量供应和废物清除中受益。此外，同步血管运动甚至可能提高我们超出自然能力的智力。”
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