“奇异网”帮助保护潜游于深海的鲸鱼及海豚的大脑免受血压脉冲的影响

“奇异网”帮助保护潜游于深海的鲸鱼及海豚的大脑免受血压脉冲的影响 (Credit: Wayne Vogl)
（神秘的地球uux.cn）据EurekAlert!：一项新的研究披露，一个被称为迷网（也被译作“奇异网”）的帮助保护涉及大量血管的网络可帮助保护潜游于深海的鲸鱼及海豚的脑免受血压脉冲的影响，这些脉冲是潜游它们在海浪下潜泳时产生的。这些发现揭示了鲸类动物迷网的于深一种前所未知的功能，它们可解释为什么迷网会在其它具有不同运动模式的鲸鱼及海水栖脊椎动物体内阙如。
在5000多万年前，大脑的影现代鲸类动物的免受脉冲陆地祖先放弃了它们囿于陆地的生活而重归海洋。这一突破性的血压响转变要求陆生哺乳动物的形态和生理发生剧烈改变，这样才能在水下生活的奇异网独特挑战中得以存活。在这种水下环境中最具挑战性的帮助保护一个方面是动物能在深水中承受极端内外部压力的同时向脑部持续提供含氧血液。当它们在深水中屏住呼吸时，潜游推动它们庞大身躯在水中穿行的于深强力尾部运动可通过引发动静脉中的血压脉冲（即血压随着每次尾部摆动而升降的脉动性）而中断这一供应。然而，鲸鱼及海人们对鲸类如何通过调试以保护其脑部免受因尾叶摆动而脉动性加剧从而引发潜在损害却知之甚少。大脑的影
Margo Lillie和同事就迷网是免受脉冲否在这种能力中扮演某种角色进行了探索。与许多陆生哺乳动物相对简单的脉管系统不同，鲸类动物的胸段、脊柱内和颅区有大量的血管分布，其功能尚不清楚。Lillie等人根据11种鲸类动物的形态学建立了迷网的血液动力学模型；他们发现：迷网庞大的动脉容量加上颅内和椎管中狭小的血管外容量或可保护纤弱的脑血管系统免受血压差异的影响。这种“脉冲-转移”机制可在不减弱血压脉冲本身的情况下确保脑中血压保持平稳。
Terrie Williams 在相关的《视角》中对这项研究进行了更详细的讨论。
相关：一种神秘的血管网络，保护鲸的大脑不受损伤
（神秘的地球uux.cn）据药明康德内容团队：在漫长的演化历史中，鲸类的祖先经历了一段登陆，此后再次返回海洋的历程。5000多万年前，现代鲸类的祖先放弃了陆地生活，重返海洋。为此，它们需要迅速演化出全新的生理特征，以适应海洋环境。
其中一项挑战，是如何避免“血液脉冲”对脑部的伤害。我们知道，哺乳动物动脉的平均血压高于静脉，正是这样的压强差驱使体内的血液流动。但当鲸类通过强有力的尾部摆动推动庞大的身躯游动，血压会随着尾部的摆动而起伏，也就是出现“血压脉冲”。
这个过程应该会导致进入、离开大脑的血液出现压强差，进而对大脑造成损伤。但观察结果告诉我们，一定有某种未知的机制起到了保护作用，使得鲸类的大脑并未受到冲击。
事实上，科学家已经在陆生哺乳动物（例如马）身上观察到类似的脉冲现象，并且解释了原因。马在奔跑时也会经历血压脉冲，对此它们的应对策略是，通过呼气与吸气来调节脉冲、避免损伤。
然而，鲸类在游动时会屏住呼吸，因此这种保护机制并不适用于鲸类。
现在，一项发表于《科学》杂志的最新研究为我们揭开了这一神秘机制：一种由大量血管组成的网络——迷网（retia mirabilia，也称“奇异网”）保护了大脑，使得鲸类能在大洋中顺利游动。
来自不列颠哥伦比亚大学的研究团队探索了迷网在这个过程中的作用。与大量陆生哺乳动物不同的是，鲸类的胸部、脊柱内和颅区有大量的血管分布，但其功能尚不明确。
研究团队根据11种鲸类的形态学，建立起迷网的血液动力学模型。模型指出：迷网巨大的动脉容量，以及颅内、椎管内较小的血管外容量，共同保护了大脑复杂的血管系统不受血压差异的影响。正是这种“脉冲-转移”机制，可以在不降低血压脉冲的前提下，确保了脑部血压的平稳。
由此，这项研究发现鲸类的迷网具有一种前所未知的功能，这可能解释了迷网为什么在其他水生脊椎动物体内缺失。
“我们的模拟支持了我们的猜想，即运动产生的血压脉冲可以与脉冲-转移机制同步，这一机制将鲸类血压受到的影响降低了97%。”论文作者之一Robert Shadwick教授表示。而对于下一步的研究，另一位作者Wayne Vogl教授表示：“理解鲸类的胸部如何响应深处的水压，以及肺如何影响血压将十分重要。”