Согласно исследованию, опубликованному 18 июня в журнале открытого доступа PLOS, носимое неинвазивное устройство, основанное на спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне (NIRS), можно использовать для исследования объема крови и моделей оксигенации у свободно ныряющих морских млекопитающих. Биология Дж. Криса Макнайта из Университета Сент-Эндрюс и его коллег. Результаты дают новое представление о том, как добровольно ныряющие тюлени распределяют кровь и управляют подачей кислорода к своему мозгу и жиру, давая важную информацию об основных физиологических закономерностях, связанных с нырянием..
В ответ на погружение в воду млекопитающие демонстрируют набор сердечно-сосудистых реакций, таких как снижение частоты сердечных сокращений и сужение периферических кровеносных сосудов. Но исследование распределения крови и оксигенации у морских млекопитающих от погружения к погружению до сих пор ограничивалось отсутствием неинвазивных технологий, которые можно было бы использовать у свободно ныряющих животных.
Авторы предположили, что NIRS может восполнить этот пробел в знаниях, предоставляя относительные измерения с высоким разрешением оксигенированного и деоксигенированного гемоглобина в определенных тканях, которые, в свою очередь, можно использовать для оценки изменений объема крови. В новом исследовании Макнайт и его коллеги адаптировали технологию NIRS для использования на свободно ныряющих морских тюленях, чтобы исследовать объем крови и характер оксигенации, особенно в мозге и жире, с помощью устройства, которое они назвали PortaSeal..
Авторы использовали PortaSeal для получения подробных непрерывных данных NIRS от четырех тюленей, свободно плавающих в почти естественной среде обитания. Устройство приклеивается к шерсти животных; либо на голове для измерения мозговой крови, либо на плече для наблюдения за периферическим кровообращением; затем его легко удалить, а данные загрузить.
Интересно, что результаты показали, что тюлени регулярно сужают свои периферические кровеносные сосуды, что сопровождается увеличением объема мозговой крови примерно за 15 секунд до погружения. Эти предвосхищающие корректировки предполагают, что перераспределение крови у тюленей в некоторой степени находится под когнитивным контролем и не является просто рефлекторной реакцией на погружение. Тюлени также регулярно увеличивают оксигенацию мозга в одно и то же время во время каждого погружения, несмотря на отсутствие доступа к воздуху.
Авторы предполагают, что возможность отслеживать объем крови и оксигенацию в различных тканях с помощью NIRS позволит более точно понять физиологическую пластичность ныряющих животных в среде, которая становится все более беспокойной и эксплуатируемой.
«Обнаружение того, что тюлени, физиологически очаровательные животные, могут, по-видимому, активно контролировать свою систему кровообращения, действительно захватывающе», - сказал доктор Макнайт. «Это дает новый взгляд на способность контролировать основные физиологические реакции организма. Получение этого понимания с помощью неинвазивных носимых технологий из области биомедицины открывает множество интересных направлений для будущих исследований. Мы можем начать изучать органы, такие как мозг, тюленей в открытом океане, выполняющих исключительные трюки, такие как погружение на 2000 м в течение 2 часов с частотой сердечных сокращений всего 2 удара в минуту, и все же каким-то образом избегая травм головного мозга».