Por que as baleias não sofrem danos cerebrais quando nadam

Molde de resina mostrando aorta e artérias na rétia de uma baleia beluga. Crédito:Wayne Vogl

Vasos sanguíneos especiais em cérebros de baleias podem protegê-los de pulsos, causados pela natação, em seu sangue que danificariam o cérebro, sugeriu uma nova pesquisa da UBC.
Existem muitas teorias sobre o uso exato dessas redes de vasos sanguíneos que embalam o cérebro e a coluna vertebral de uma baleia, conhecidas como 'retia mirabilia', ou 'rede maravilhosa', mas agora os zoólogos da UBC acreditam que resolveram o mistério, com modelagem computacional apoiando suas previsões.

Mamíferos terrestres, como cavalos, experimentam 'pulsões' no sangue ao galopar, onde a pressão sanguínea dentro do corpo sobe e desce a cada passo. Em um novo estudo, o autor principal Dr. Margo Lillie e sua equipe sugeriram pela primeira vez que o mesmo fenômeno ocorre em mamíferos marinhos que nadam com movimentos dorso-ventral; em outras palavras, baleias. E eles podem ter descoberto exatamente por que as baleias evitam danos a longo prazo ao cérebro para isso.

Em todos os mamíferos, a pressão sanguínea média é mais alta nas artérias, ou no sangue que sai do coração, do que nas veias. Essa diferença de pressão impulsiona o fluxo sanguíneo no corpo, inclusive através do cérebro, diz a Dra. Lillie, pesquisadora associada emérita do departamento de zoologia da UBC. No entanto, a locomoção pode mover o sangue com força, causando picos de pressão ou 'pulsões' no cérebro. A diferença de pressão entre o sangue que entra e sai do cérebro para esses pulsos pode causar danos.

As pressões internas, mostradas pela intensidade de amarelo, aumentam a cada nado de um golfinho nadando. Altas pressões abdominais empurram o diafragma (linha preta) para dentro do tórax, aumentando a pressão torácica. Crédito:Margo Lillie

Danos a longo prazo deste tipo podem levar à demência em seres humanos, diz o Dr. Lillie. Mas enquanto os cavalos lidam com os pulsos inspirando e expirando, as baleias prendem a respiração ao mergulhar e nadar. "Então, se os cetáceos não podem usar seu sistema respiratório para moderar os pulsos de pressão, eles devem ter encontrado outra maneira de lidar com o problema", diz a Dra. Lillie.

Dr. Lillie e colegas teorizaram que o retia usa um mecanismo de 'transferência de pulso' para garantir que não haja diferença na pressão sanguínea no cérebro do cetáceo durante o movimento, além da diferença média. Essencialmente, em vez de amortecer os pulsos que ocorrem no sangue, os retia transferem o pulso do sangue arterial que entra no cérebro para o sangue venoso que sai, mantendo a mesma 'amplitude' ou força de pulso e, assim, evitando qualquer diferença de pressão no próprio cérebro.

Os pesquisadores coletaram parâmetros biomecânicos de 11 espécies de cetáceos, incluindo frequência de flutuação, e inseriram esses dados em um modelo de computador.

“Nossa hipótese de que a natação gera pulsos de pressão interna é nova, e nosso modelo suporta nossa previsão de que os pulsos de pressão gerados pela locomoção podem ser sincronizados por um mecanismo de transferência de pulso que reduz a pulsatilidade do fluxo resultante em até 97%”, diz o autor sênior Dr. .Robert Shadwick, professor emérito do departamento de zoologia da UBC.

Molde de resina mostrando as artérias da rede dentro do canal espinhal de uma baleia beluga. Crédito:Wayne Vogl

O modelo poderia ser usado para fazer perguntas sobre outros animais e o que está acontecendo com seus pulsos de pressão arterial quando eles se movem, incluindo humanos, diz o Dr. Shadwick. E embora os pesquisadores digam que a hipótese ainda precisa ser testada diretamente medindo a pressão sanguínea e o fluxo no cérebro de cetáceos nadadores, isso atualmente não é ética e tecnicamente possível, pois envolveria colocar uma sonda em uma baleia viva.

"Por mais interessantes que sejam, são essencialmente inacessíveis", diz ele. “Eles são os maiores animais do planeta, possivelmente de todos os tempos, e entender como eles conseguem sobreviver, viver e fazer o que fazem é uma parte fascinante da biologia básica”.

"Entender como o tórax responde às pressões da água em profundidade e como os pulmões influenciam as pressões vasculares seria um próximo passo importante", diz o co-autor Dr. Wayne Vogl, professor do departamento de ciências celulares e fisiológicas da UBC. “É claro que medições diretas da pressão sanguínea e do fluxo no cérebro seriam inestimáveis, mas tecnicamente não são possíveis neste momento”.

"Retia mirabilia:Protegendo o cérebro dos cetáceos dos pulsos de pressão arterial gerados pela locomoção" foi publicado hoje na Science . + Explorar mais