а) Недостаток кислорода как регулятор мозгового кровотока. За исключением периодов интенсивной мозговой активности скорость утилизации кислорода мозговой тканью остается в узких границах — 3,5 (±0,2) мл кислорода на 100 г мозговой ткани в 1 мин. Если кровоток к мозгу становится недостаточным для снабжения его необходимым количеством кислорода, механизм, вызывающий расширение сосудов при недостатке кислорода, немедленно возвращает мозговой кровоток и доставку кислорода в ткань мозга практически к нормальному уровню.
Таким образом, в мозговой ткани действует такой же механизм регуляции местного кровотока, как в коронарных сосудах, скелетных мышцах и в большинстве других областей сосудистой системы организма.
Экспериментально показано, что при снижении PO2 в мозговой ткани ниже 30 мм рт. ст. (при нормальном значении 35-40 мм рт. ст.) мозговой кровоток немедленно возрастает. Это важный фактор, поскольку при более низких значениях PO2, особенно ниже 20 мм рт. ст., функция мозга нарушается, и может развиться кома. Таким образом, кислородный механизм местной регуляции мозгового кровотока является очень важным защитным механизмом против снижения нервной активности мозга и, следовательно, против нарушения умственной деятельности.
Связь между артериальным PCO2 и мозговым кровотоком
б) Измерение мозгового кровотока и влияние мозговой активности на кровоток. Разработан метод одновременной регистрации кровотока у человека во многих, вплоть до 256, изолированных сегментах коры большого мозга. Для этого в сонную артерию вводят радиоактивное вещество, например радиоактивный ксенон, затем по мере прохождения его через мозговую ткань регистрируют радиоактивность каждого сегмента коры. С этой целью на поверхности коры устанавливают 256 миниатюрных детекторов радиоактивного излучения.
Скорость нарастания и убывания радиоактивности в каждом тканевом сегменте является непосредственной мерой скорости кровотока через соответствующий сегмент.
С помощью этого метода стало ясно, что кровоток в каждом отдельном сегменте мозга в течение нескольких секунд изменяется в диапазоне от 100 до 150% в ответ на локальные изменения нервной активности. Например, простое сжимание кисти в кулак вызывает немедленное увеличение кровотока в моторной коре противоположной стороны мозга. Чтение книги увеличивает кровоток, особенно в зрительных областях затылочной коры и в областях восприятия речи височной коры.
Этот метод измерения кровотока также можно использовать для локализации источника эпилептических приступов, поскольку локальный мозговой кровоток резко и значительно возрастает в точке фокуса каждого приступа.
Иллюстрацией влияния локальной нервной активности на мозговой кровоток является рисунок ниже, на котором показано типичное увеличение кровотока в затылочной коре мозга кошки при освещении ее глаз интенсивным светом в течение 30 сек.
Увеличение кровотока в затылочных регионах мозга кошки при освещении ее глаз
в) Саморегуляция мозгового кровотока при изменениях артериального давления. Мозговой кровоток очень хорошо «саморегулируется» при изменениях артериального давления в пределах от 60 до 140 мм рт. ст. Это значит, что среднее артериальное давление может резко снижаться вплоть до 60 мм рт. ст. или подниматься вплоть до 140 мм рт. ст. без существенного изменения мозгового кровотока. Более того, у людей с гипертензией саморегуляция мозгового кровотока осуществляется даже при подъеме среднего артериального давления до величин 160-180 мм рт. ст.
На рисунке ниже показано состояние мозгового кровотока у людей с нормальным кровяным давлением и у больных с гипертензией и гипотензией.
Влияние разных уровней среднего артериального давления в диапазоне от гипотензивных до гипертензивных значений на мозговой кровоток у разных людей
Видно чрезвычайное постоянство мозгового кровотока при изменениях среднего артериального давления в пределах от 60 до 180 мм рт. ст. Но после снижения артериального давления ниже 60 мм рт. ст. мозговой кровоток действительно значительно снижается.
г) Роль симпатической нервной системы в регуляции мозгового кровотока. Система мозгового кровообращения имеет мощную симпатическую иннервацию, исходящую из верхнего шейного симпатического ганглия, расположенного в области шеи, откуда симпатические волокна входят в мозг вместе с мозговыми артериями. Эта иннервация снабжает и большие мозговые артерии, и артерии, проникающие в вещество мозга.
Однако перерезка симпатических нервов или их стимуляция от слабой до умеренной степени обычно ведет лишь к незначительному изменению мозгового кровотока, поскольку механизм саморегуляции кровотока может перекрывать нервные влияния.
Если среднее артериальное давление резко возрастает до исключительно высокого уровня, например во время активной мышечной работы или при других состояниях, которые сопровождаются чрезмерной активностью системы кровообращения, симпатическая нервная система в норме сужает мозговые артерии крупного и среднего размера в достаточной степени, чтобы предупредить распространение высокого давления до более мелких кровеносных сосудов мозга. Это важно для предупреждения кровоизлияния в мозг, т.е. инсульта.
