A respiração é fundamental para aumentar o oxigênio no cérebro.

Resumo: O sangue pode transportar mais oxigênio para o cérebro de ratos após o exercício, pois o aumento da respiração eleva os níveis de oxigênio na hemoglobina.

Fonte: Penn State

Contrariando o que se acreditava, o sangue pode transportar mais oxigênio para o cérebro de ratos durante o exercício, porque o aumento da respiração transporta mais oxigênio para a hemoglobina, segundo uma equipe internacional de pesquisadores que acreditam que isso vale para todos os mamíferos.

“A ideia predominante era que o sangue dos mamíferos está sempre completamente saturado de oxigênio”, disse Patrick J. Drew, professor associado de Engenharia Neural e Neurocirurgia da Cátedra Huck e diretor associado do Instituto de Neurociências da Penn State.

Isso significaria que a única maneira de levar mais oxigênio ao cérebro seria aumentar o fluxo sanguíneo. Os pesquisadores estavam interessados ​​em observar como os níveis de oxigênio no cérebro eram afetados por comportamentos naturais, especificamente o exercício.

“Sabemos que as pessoas alteram seus padrões respiratórios ao realizar tarefas cognitivas”, disse Drew. “Na verdade, a fase da respiração se sincroniza com a tarefa em questão. No cérebro, o aumento da atividade neural geralmente é acompanhado por um aumento do fluxo sanguíneo.”

No entanto, o que exatamente acontecia no organismo era desconhecido, então os pesquisadores usaram ratos que podiam escolher entre caminhar ou correr em uma esteira e monitoraram sua respiração, atividade neural, fluxo sanguíneo e oxigenação cerebral.

“Previmos que a oxigenação cerebral dependeria da atividade neural e do fluxo sanguíneo”, disse Qing Guang Zhang, pós-doutorando em engenharia de ciências e mecânica. “Esperávamos que a oxigenação diminuísse no córtex frontal do cérebro se o fluxo sanguíneo diminuísse.”

“Era isso que pensávamos que aconteceria, mas depois percebemos que era a respiração que mantinha a oxigenação alta.”

A única maneira de isso acontecer seria se o exercício fizesse com que o sangue transportasse mais oxigênio, explicou ele, o que significaria que o sangue normalmente não estaria completamente saturado de oxigênio.

Os pesquisadores analisaram a oxigenação no córtex somatossensorial e no córtex frontal — uma área envolvida na cognição — e no bulbo olfatório — uma área envolvida no olfato — porque essas são as áreas mais acessíveis do cérebro.

Eles utilizaram diversos métodos para monitorar a respiração, o fluxo sanguíneo e a oxigenação. Também testaram os níveis de oxigenação enquanto suprimiam a atividade neural e a dilatação dos vasos sanguíneos.

Os pesquisadores relatam na edição de hoje (4 de dezembro) da Nature Communications que "a oxigenação persistiu quando a atividade neural e a hiperemia funcional (aumento do fluxo sanguíneo) foram bloqueadas, ocorreram tanto no tecido quanto nas artérias que irrigam o cérebro e estiveram fortemente correlacionadas com a frequência respiratória e a fase do ciclo respiratório".

Eles concluem que “a respiração fornece uma via dinâmica para modular a oxigenação

cerebral”.

Também trabalharam neste projeto na Penn State Kyle W. Gheres, estudante de pós-graduação em biociências moleculares, celulares e integrativas; Ravi Kedrasetti, estudante de doutorado em engenharia de ciências e mecânica; e William D. Haselden, estudante de MD/PhD no Programa de Treinamento de Cientistas Médicos e no Programa de Pós-Graduação em Neurociências.

Outros participantes do projeto incluem Morgane Roche, estudante de pós-graduação; Emmanuelle Chaigneau, pesquisadora de pós-doutorado; e Serge Charpak, professor de neurociência, todos do Institut de la Santé et de la Recherche Médicale, Paris, França.

Financiamento: O Fundo de Dotação McKnight para Neurociência e os Institutos Nacionais de Saúde apoiaram esta pesquisa.

Fonte: Contatos de mídiada Penn State:A'ndrea Elyse Messer – Penn State.Crédito da imagem:A imagem é de autoria do Handbook of Physiology, 1892, de William Morrant Baker.

Pesquisa original: Acesso aberto“A oxigenação cerebral durante a locomoção é modulada pela respiração”. Qingguang Zhang, Morgane Roche, Kyle W. Gheres, Emmanuelle Chaigneau, Ravi T. Kedarasetti, William D. Haselden, Serge Charpak e Patrick J. Drew.Nature Communications doi: 10.1038/s41467-019-13523-5 .

Resumo

A oxigenação cerebral durante a locomoção é modulada pela respiração.

No cérebro, o aumento da atividade neural está correlacionado com o aumento do fluxo sanguíneo cerebral e da oxigenação tecidual. No entanto, ainda não está claro como a dinâmica do oxigênio cerebral é controlada em animais em comportamento. Investigamos em que medida a oxigenação cerebral varia durante a locomoção. Medimos os níveis de oxigênio no córtex de camundongos acordados e com a cabeça fixa durante a locomoção, utilizando polarografia, espectroscopia e medidas de tempo de vida da fosforescência de dois fótons em sensores de oxigênio. Descobrimos que a locomoção aumenta significativamente e globalmente a oxigenação cerebral, especificamente em áreas envolvidas na locomoção, bem como no córtex frontal e no bulbo olfatório. O aumento da oxigenação persiste mesmo quando a atividade neural e a hiperemia funcional são bloqueadas, ocorre tanto no tecido quanto nas artérias que irrigam o cérebro e está fortemente correlacionado com a frequência respiratória e a fase do ciclo respiratório. Portanto, a frequência respiratória é um modulador chave da oxigenação cerebral e deve ser monitorada durante exames de imagem hemodinâmica, como a ressonância magnética funcional BOLD.