宾夕法尼亚州立大学发现，腹部肌肉收缩通过类似液压系统的机制，将脑脊液泵出大脑以清除代谢废物，揭示了运动维护脑健康的物理奥秘。
我们都知道运动对大脑健康至关重要，但一项发表在学术期刊上的新研究揭示了一个此前未被发现的原因：身体的移动可能触发了一种隐秘的液压泵机制，负责冲刷掉大脑中的废物。
通过对小鼠的观察和计算机模拟，宾夕法尼亚州立大学的研究人员发现，腹部肌肉的动作可以一路产生波动并传导至脑部。这一物理过程能帮助清理日常活动中在大脑内积累的代谢垃圾。这项研究提供了切实的证据，证明我们的大脑与身体并非完全独立，而是一个紧密相连的整体。宾夕法尼亚州立大学的神经科学家 Patrick Drew 表示，这项研究解释了单纯的身体移动是如何作为一种重要的生理机制来促进大脑健康的。
具体而言，当腹部肌肉收缩时，它们会将血液从腹部推向脊髓，就像一个液压系统一样。这种力量会对大脑产生压力，使其位置发生微妙的偏移。为了观察这一过程，科学家利用小鼠这种哺乳动物进行实验，并在其头骨上安装了透明窗口。借助高分辨率的双光子显微镜，研究人员捕捉到了小鼠移动前后的脑部动态影像。图像清晰地显示，就在小鼠迈步前的刹那，随着腹部肌肉的紧缩，大脑立刻发生了移位。
为了验证这一力量来源，研究团队对麻醉状态下的小鼠腹部施加了轻微压力，结果同样观察到了大脑的偏移。而当压力解除时，大脑会迅速回到基准位置。这一发现暗示，我们在日常生活中无论是做瑜伽扭转，还是简单的步行，大脑或许都在接受类似的清洁护理。
利用微型计算机断层扫描技术，研究人员绘制出了连接腹腔、脊髓和大脑的静脉网络，这构成了泵系统的物理路径。来自宾夕法尼亚州立大学的生物医学工程师 Francesco Costanzo 负责了该研究的计算建模部分。他将大脑比作一个带有软骨架且充满液体的海绵。为了解释清洁原理，他提出了一个非常形象的比喻：如果你想清洗一块脏海绵，你会把它放在水龙头下不断挤压。大脑的清洁过程也极其相似。
模拟结果显示，由腹部紧缩触发的脑部微妙运动，足以推动脑脊液穿过大脑组织，并将其排出到大脑与头骨之间的层，即蛛网膜下腔。先前的研究已经证明，脑脊液的流动对于清除那些可能导致神经退行性疾病的废物至关重要。
有趣的是，这种由运动驱动的清理机制与睡眠时的情形截然不同。在睡眠期间，脑脊液会从蛛网膜下腔反向浸润到大脑中。此前科学界一直不清楚为什么醒着和睡着时脑脊液的流向会如此迥异，而这项研究提供了一个解释。Patrick Drew 强调，即便只是走路或收缩腹肌这种微小的动作，只要参与任何身体行为就会产生这种动力。正是这些微小的物理变化，为大脑健康带来了巨大的差异。
本文译自 sciencealert，由 BALI 编辑发布。
