सेरेब्रल परिसंचरण

सेरेब्रल परिसंचरण मस्तिष्क को रक्त की आपूर्ति करता है, एक ऐसा अंग जिसमें ऊर्जा को संग्रहीत करने की बहुत कम क्षमता होती है, फिर भी यह ऑक्सीजन और ग्लूकोज की निरंतर आपूर्ति पर निर्भर करता है। इस आपूर्ति की रक्षा के लिए, मस्तिष्क रक्त प्रवाह को कसकर विनियमित किया जाता है: यह रक्तचाप में परिवर्तन के बावजूद अपेक्षाकृत स्थिर रहता है, कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन के प्रति अत्यधिक संवेदनशील होता है, और तंत्रिका गतिविधि से मेल खाने के लिए सक्रिय क्षेत्रों में स्थानीय रूप से बढ़ जाता है।

Definition

सेरेब्रल परिसंचरण मस्तिष्क को रक्त की आपूर्ति करने वाला क्षेत्रीय संवहनी बिस्तर है; इसका रक्त प्रवाह ऑटोरेग्यूलेशन द्वारा, धमनी कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन के प्रति संवेदनशीलता द्वारा, और न्यूरोवास्कुलर युग्मन द्वारा विनियमित होता है ताकि परफ्यूजन बना रहे और तंत्रिका गतिविधि से मेल खाए।

Scope

यह प्रविष्टि सेरेब्रल रक्त प्रवाह के मुख्य नियंत्रकों को शामिल करती है — दबाव ऑटोरेग्यूलेशन, धमनी कार्बन डाइऑक्साइड और ऑक्सीजन के प्रति तीव्र प्रतिक्रिया, न्यूरोवास्कुलर युग्मन, और स्वायत्त और एंडोथेलियल प्रभाव। यह मस्तिष्क के परफ्यूजन को सामान्य नियामक शरीर विज्ञान के रूप में और इस्किमिया और इंट्राक्रैनियल गतिशीलता को समझने के लिए पृष्ठभूमि के रूप में मानता है, न कि नैदानिक मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• धमनी दबाव में परिवर्तन के बावजूद सेरेब्रल रक्त प्रवाह को अपेक्षाकृत स्थिर कैसे रखा जाता है?
• मस्तिष्क रक्त प्रवाह धमनी कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति इतना संवेदनशील क्यों है?
• स्थानीय तंत्रिका गतिविधि स्थानीय रक्त प्रवाह (न्यूरोवास्कुलर युग्मन) को कैसे बढ़ाती है?
• कठोर कपाल के भीतर सेरेब्रल परफ्यूजन को क्या बाधित करता है?

Key concepts

• सेरेब्रल ऑटोरेग्यूलेशन
• कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) प्रतिक्रियाशीलता
• हाइपोक्सिक वासोडिलेशन
• न्यूरोवास्कुलर युग्मन (कार्यात्मक हाइपरमिया)
• सेरेब्रल परफ्यूजन दबाव
• इंट्राक्रैनियल दबाव बाधा
• एस्ट्रोसाइट और पेरिसाइट सिग्नलिंग

Key theories

सेरेब्रल ऑटोरेग्यूलेशन

सेरेब्रल प्रतिरोध वाहिकाएं परफ्यूजन दबाव में परिवर्तन के जवाब में अपनी टोन को समायोजित करती हैं ताकि मस्तिष्क रक्त प्रवाह धमनी दबावों की एक सीमा में अपेक्षाकृत स्थिर रहे, मस्तिष्क को अंडरपरफ्यूजन और ओवरपरफ्यूजन दोनों से बचाता है।

न्यूरोवास्कुलर युग्मन

स्थानीय तंत्रिका और ग्लियल गतिविधि पास की वाहिकाओं में वासोडिलेशन को ट्रिगर करती है, सक्रिय मस्तिष्क क्षेत्रों में रक्त प्रवाह बढ़ाती है और स्थानीय परफ्यूजन को स्थानीय चयापचय मांग से मेल खाती है; यह युग्मन कार्यात्मक मस्तिष्क इमेजिंग संकेतों का शारीरिक आधार है।

Mechanisms

सेरेब्रल रक्त प्रवाह सेरेब्रल परफ्यूजन दबाव (धमनी दबाव और इंट्राक्रैनियल दबाव के बीच का अंतर) को सेरेब्रोवास्कुलर प्रतिरोध से विभाजित करके निर्धारित किया जाता है। कई नियंत्रक उस प्रतिरोध पर कार्य करते हैं। ऑटोरेग्यूलेशन, मायोजेनिक और मेटाबॉलिक प्रतिक्रियाओं के माध्यम से, प्रवाह को अपेक्षाकृत स्थिर रखता है क्योंकि परफ्यूजन दबाव एक सीमा के भीतर भिन्न होता है। सेरेब्रल वाहिकाएं धमनी कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति दृढ़ता से प्रतिक्रियाशील होती हैं, जब यह बढ़ता है तो फैलती हैं और जब यह घटता है तो सिकुड़ती हैं, और वे गंभीर हाइपोक्सिया (hypoxia) के जवाब में फैलती हैं। न्यूरोवास्कुलर युग्मन स्थानीय न्यूरोनल और ग्लियल गतिविधि को जोड़ता है, जिसमें एस्ट्रोसाइट सिग्नलिंग और पेरिसाइट प्रतिक्रियाएं शामिल हैं, पास की वाहिकाओं के फैलाव से ताकि सक्रिय क्षेत्रों को अधिक प्रवाह प्राप्त हो। स्वायत्त और एंडोथेलियल प्रभाव इन प्रतिक्रियाओं को संशोधित करते हैं। क्योंकि मस्तिष्क कठोर खोपड़ी के भीतर स्थित होता है, इंट्राक्रैनियल दबाव परफ्यूजन का एक अतिरिक्त निर्धारक है।

Clinical relevance

सेरेब्रल रक्त प्रवाह का कड़ा विनियमन बताता है कि जब ऑटोरेग्यूलेशन, कार्बन डाइऑक्साइड प्रतिक्रियाशीलता, या परफ्यूजन दबाव बाधित होता है, जैसे कि स्ट्रोक, बढ़ा हुआ इंट्राक्रैनियल दबाव, या सिंकोप (syncope) में, तो मस्तिष्क क्यों कमजोर होता है। न्यूरोवास्कुलर युग्मन कार्यात्मक मस्तिष्क इमेजिंग में उपयोग किए जाने वाले संकेतों को रेखांकित करता है। यह प्रविष्टि पृष्ठभूमि के रूप में सामान्य नियामक शरीर विज्ञान का वर्णन करती है और निदान या उपचार का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

यहां संक्षेपित शरीर विज्ञान मानव मस्तिष्क रक्त प्रवाह विनियमन की एकीकृत समीक्षाओं, सेरेब्रल रक्त प्रवाह और ऑक्सीजन की खपत के क्लासिक संश्लेषण, और न्यूरोवास्कुलर युग्मन के सेलुलर आधार की समीक्षाओं से लिया गया है, न कि नैदानिक परीक्षणों या अभ्यास दिशानिर्देशों से।

History

बीसवीं सदी में मनुष्यों में सेरेब्रल रक्त प्रवाह और ऑक्सीजन की खपत का मापन, जिसे लासेन द्वारा संश्लेषित किया गया था, ने ऑटोरेग्यूलेशन और कार्बन-डाइऑक्साइड प्रतिक्रियाशीलता की अवधारणाओं को स्थापित किया। बाद के काम ने सेलुलर तंत्रों को स्पष्ट किया जिसके द्वारा तंत्रिका और ग्लियल गतिविधि स्थानीय प्रवाह को संचालित करती है, और एकीकृत मानव अध्ययनों ने मस्तिष्क के परफ्यूजन के एक एकीकृत विवरण में दबाव, रक्त-गैस और तंत्रिका नियंत्रणों को एक साथ लाया।

Debates

सेलुलर स्तर पर न्यूरोवास्कुलर युग्मन कैसे शुरू होता है?

न्यूरॉन्स, एस्ट्रोसाइट्स और पेरिसाइट्स के सापेक्ष योगदान, और गतिविधि को वासोडिलेशन से जोड़ने वाले सिग्नलिंग अणुओं की सक्रिय रूप से जांच की जा रही है, जिसमें कोई भी एकल तंत्र कार्यात्मक हाइपरमिया के लिए पूरी तरह से जिम्मेदार नहीं है।

Key figures

• Niels A. Lassen
• Philip N. Ainslie
• David Attwell

Seminal works

• lassen-1959
• attwell-2010
• willie-2014

Frequently asked questions

सेरेब्रल रक्त प्रवाह कार्बन डाइऑक्साइड के प्रति इतना संवेदनशील क्यों है?

सेरेब्रल प्रतिरोध वाहिकाएं तब फैलती हैं जब धमनी कार्बन डाइऑक्साइड बढ़ता है और तब सिकुड़ती हैं जब यह घटता है, जिससे कार्बन डाइऑक्साइड मस्तिष्क रक्त प्रवाह के सबसे शक्तिशाली शारीरिक नियामकों में से एक बन जाता है; यही कारण है कि हाइपरवेंटिलेशन, जो कार्बन डाइऑक्साइड को कम करता है, सेरेब्रल परफ्यूजन को कम करता है।

न्यूरोवास्कुलर युग्मन क्या है?

यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा मस्तिष्क क्षेत्र में बढ़ी हुई गतिविधि स्थानीय वासोडिलेशन और उस क्षेत्र में रक्त प्रवाह में वृद्धि को ट्रिगर करती है, परफ्यूजन को चयापचय मांग से मेल खाती है; यह कार्यात्मक मस्तिष्क इमेजिंग में उपयोग किए जाने वाले संकेतों का शारीरिक आधार है।