인간의 뇌는 정말 대단하다. 아주 적은 에너지 공급으로 방대한 양의 정보를 처리할 수 있다. 우리의 뇌가 할 수 있는 많은 방법 중 하나는 혈관을 확장하여 에너지 순환을 촉진하고 낭비되는 물질을 제거하는 것이다. 최근 일본 도호쿠 대학연구팀이 이 현상을 쉽게 관찰하고 모니터링할 수 있는 방법을 개발했다.

지난 26일 아시아 리서치는 혈관활동과 뇌의 변화에 대한 연구결과를 보도했다.컴퓨터와 비교할 때 뇌는 아주 낮은 순의 에너지 공급으로 계산을 수행할 수 있다. 하지만 생물학적 뇌가 어떻게 에너지를 관리하는지에 의문은 여전히 불완전하게 이해하고 있다.

알려진 바에 따르면, 혈관의 팽창과 수축 주기, 즉 혈관 운동은 뇌에서 자발적으로 일어나는데, 이 과정은 활기찬 영양분의 순환을 촉진하고 불필요한 물질을 제거하는 데 기여할 가능성이 높다.라고 알려져 있다.

이제 도호쿠 대학의 연구원들은 쥐 뇌의 혈관 역학을 쉽게 관찰하고 모니터링하는 방법을 개발했다. 이것은 쥐의 온전한 두개골을 통해 또는 이식된 광섬유를 사용하여 뇌 깊숙이 수행할 수 있다.

이 연구 결과는 2024년 4월 17일 학술지 '이라이프(eLife)'에 상세히 게재됐다.

감각 자극이 혈관 확장이나 충혈을 유발한다는 보고가 있었기 때문에 연구자들은 쥐에게 시각적 자극을 주어 혈관 운동을 유도하려고 했다. 그들이 발견한 것은 쥐에게 2-3초마다 방향이 바뀌는 수평으로 움직이는 줄무늬 패턴을 보여주었고, 그 패턴의 속도와 일치하는 반응이 쥐의 혈관에서 일으켰다는 것이다.

생쥐에게 하루 4회 1시간의 휴식 시간과 15분의 시각 훈련 과정을 제공했다. 이러한 간격 훈련을 통해 동기화된 혈관 운동의 진폭이 점차 증가했다. 흥미롭게도, 시각적으로 유도된 혈관운동은 시각 정보 처리를 담당하는 대뇌 피질 영역에 국한되지 않았다. 즉, 동기화된 혈관운동이 뇌 전체로 퍼진 것이다.

연구를 이끈 도호쿠 대학의 슈퍼 네트워크 뇌 생리학 연구실의 마츠이 고(Ko Matsui) 교수는 "동기화된 혈관 운동은 천천히 진동하는 시각 자극과 동반될 수 있다"고 말했다. "이러한 순환 메커니즘의 향상은 뇌의 정보 처리 능력에 도움이 될 수 있다."라고 밝혔다.