Аннотация

Механизмы транспорта веществ в паренхиме мозга в последнее десятилетие активно обсуждаются среди ученых. Такой интерес был вызван предложенной глимфатической гипотезой, которая предполагает наличие направленного потока мозговой жидкости внутри паренхимы, в отличие от прежнего представления о том, что основным механизмом внутримозгового транспорта является диффузия. Однако при обсуждении вопроса «диффузия или недиффузия» гораздо меньше внимания уделялось вопросу о том, что сама диффузия может иметь различный характер. В данной статье авторы излагают соответствующие новые теоретические подходы к процессам транспорта в сложных случайных средах. Представленные результаты будут полезны как биологам, физиологам, так и физикам.

Важный вывод заключается в том, что процессы диффузии далеко не всегда характеризуются гауссовой статистикой и подчиняются закону Фика. Это означает, что при статистической обработке экспериментальных данных имеет смысл, например, сравнивать приближения гауссовой и экспоненциальной функций, а при анализе транспорта веществ в тканях мозга, по крайней мере, иметь в виду альтернативы из области броуновской, но негауссовой диффузии.

В свою очередь, многолетняя серия работ Николсона с коллегами на тему диффузии в мозге, в сочетании с недавней (незаконченной) научной дискуссией о механизмах транспорта лекарств в паренхиме, дают хорошую основу для разработки современных теоретических моделей самой диффузии. А именно, сочетание сложной формы межклеточного пространства, наличие ловушек (мертвых пространств) и препятствий в виде крупных молекул, а также динамическая регуляция этого объема, например, при переходе между сном и бодрствованием, — все эти свойства заслуживают теоретических и модельных исследований, главным результатом которых может стать возможность определения особенностей структуры межклеточного пространства мозговой паренхимы по измеренным характеристикам транспорта молекул в ней.