腦血管會以數秒一次的週期自發地重複擴張和收縮。如果能夠強化這種血管擴張和收縮運動（血管舒縮），就有可能促進大腦的活性化。日本東北大學研究生院生命科學研究科的研究生佐佐木大地和松井廣教授等組成的研究團隊，利用實驗動物小鼠開發出了一種觀察腦内血管運動的方法，並證實透過反復觀看縱向條紋水平移動的影像訓練，可以促進血管舒縮運動，從而改善整個大腦的血液流動。松井教授表示「透過血管舒縮訓練，有望實施冶癒和預防認知疾患症、腦梗的復健，甚至實施超級智慧。」研究成果已發表在學術期刊《eLife》上。
圖1.腦血管自發緩慢地發生舒張、收縮運動的示意圖。（A）將螢光染料注入血管内，對腦血管進行螢光成像。（B）個血管特寫，測量水平線位置的血管直徑和螢光強度。（C）血管自發緩慢舒張和收縮。這種自發性的血管運動多數情況下觀測不到。此圖選取了能觀察到相對規律的自發性血管運動的時間段。由於受螢光宏觀立體顯微鏡的解析度侷限，血管直徑的估算值因畫素化顯示爲不規則值。研究人員對測量的螢光強度進行了分析，結果表明螢光強度的變化與血管直徑的變化基本相同。可以理解爲如果血管直徑增加，含有螢光染料的血液容量就會增加，螢光也就會變得更亮。這表明，透過測量螢光強度的變化，可以更加準確地估算血管直徑的變化。（供圖：東北大學 松井廣教授）
人的大腦重量約爲人體體重的2%，但卻消耗了全身約20%的能量。腦内血液流動不僅能提供大腦所需的大量營養，在沖盡掉β-澱粉樣蛋白等廢棄物方面也起着重要作用。特定部位的腦部血液流動會因特定的行為或學習而增加，還存在自主性的血管舒張收縮運動（血管舒縮）。據悉，高血壓和糖尿病患者的血管舒縮運動則會減弱。
研究團隊在感覺缺失狀態下切開活體小鼠頭皮，暴露顱骨並用樹脂塗層固定後，可以在數週内透過透明的樹脂塗層對大腦表面進行觀察，爲此研究團隊還開發了一種能夠即時測量大腦表面血管活動的方法。
當看到水平方向鏈段運動的縱向條紋圖案時，眼球會自然地跟着轉動。研究團隊讓小鼠觀看條紋圖案15分鐘，休息1小時，並重復該訓練4次。結果表明，透過重複視覺刺激，與該頻率起伏同步的血管運動逐漸增加。隨着訓練次數的增加，視覺刺激和血管運動的協調性越高，大腦表面血管的整體血流量增加。此外，研究還發現，透過反複訓練，小腦深部的血流也會與反復學習起伏同步。
血流量增加至3倍，期待應用於人類
松井教授表示：「不久前其他研究團隊在《Nature》上發表的一篇論文中報告說，透過40Hz的視覺刺激可以提高腦部的血液流動，並沖盡掉β-澱粉樣蛋白。這種方法增加血流量的效果約爲通常時的1.3倍，而我們的研究透過超低頻率0.25Hz的血管舒縮運動訓練，成功地將血流量提高到了通常時的約3倍。血管運動是可以鍛鍊的。未來，透過開展將血管舒縮運動訓練原理應用於人類的研究，或有望實施日常的疾病冶癒和預防、腦梗的復健，甚至超越先天能力的擴展智慧（超智慧）。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
雜誌：eLife
論文：Plastic vasomotion entrainment
DOI： doi.org/10.7554/eLife.93721.3
