Lưu lượng máu đến não ảnh hưởng đến chức năng não khỏe mạnh

Lưu lượng máu tuần hoàn trong não ảnh hưởng đến chức năng hoạt động của não. Lưu lượng tuần hoàn máu não ổn định hình thành chức năng não khỏe mạnh.

Hoạt động của não bộ

Hoạt động não bộ phụ thuộc rất nhiều vào lưu lượng máu đến não, và ngay cả việc gián đoạn lưu thông máu tới não chỉ trong khoảng 5 - 10 giây cũng có thể dẫn đến tình trạng bất tỉnh do thiếu oxy và ngừng hoạt động của não. Các tế bào thần kinh trong não tạo ra năng lượng chủ yếu bằng cách oxy hóa glucose để sản xuất năng lượng (ATP).

Khả năng sản xuất năng lượng của não trong điều kiện thiếu oxy rất hạn chế. Khi thiếu oxy, các quá trình hoạt động của não sẽ ngừng lại và có thể dẫn đến tổn thương nếu lưu lượng máu không được khôi phục kịp thời.

Yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng máu đến não

Những yếu tố ảnh hưởng đến lưu lượng máu tới não có thể chia thành hai nhóm chính:

Áp lực tưới máu não: Đây là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến lưu lượng máu. Sự thay đổi trong áp lực này có thể ảnh hưởng đến việc máu có thể lưu thông đến các vùng não khác nhau.

Bán kính của mạch máu não: Đường kính của các mạch máu cũng quyết định mức độ lưu lượng máu. Khi bán kính thay đổi, dòng máu có thể bị ảnh hưởng và tác động lên lưu lượng máu tới não.

Mối liên hệ giữa hai yếu tố này thường được mô tả thông qua phương trình Hagen - Poiseuille, mô tả dòng chảy của một chất lỏng đồng nhất qua ống hình trụ có đường kính không đổi. Mặc dù máu không phải là chất lỏng đồng nhất, việc xem xét hệ thống mạch máu như các ống hình trụ với đường kính không đổi giúp áp dụng phương trình Hagen - Poiseuille để ước tính lưu lượng máu tới não.

Phương trình Hagen - Poiseuille:

• Lưu lượng máu tới não = 〖∆P π R〗^4/(8 n l).

Trong đó:

• ∆P: Áp lực tưới máu não.
• R: Bán kính của mạch máu.
• n: Độ nhớt của máu.
• l: Độ dài của mạch máu.
• π: Hằng số pi, có giá trị xấp xỉ 3.14.

Lưu lượng máu đến não của một người bình thường dao động trung bình từ 50 - 60 ml/100g mô não/phút. Trong phạm vi này, lưu lượng máu trung bình của vùng chất trắng là 20ml/100g mô não/phút, trong khi chất xám là 70ml/100g mô não/phút.

Não người trưởng thành nặng khoảng 1400g, chiếm khoảng 2% trọng lượng cơ thể. Do đó, lưu lượng máu cung cấp cho toàn bộ não khoảng 750 - 900ml/phút, tương đương với khoảng 15% cung cấp máu từ tim. Sự tiêu thụ oxy cao của não, chiếm khoảng 20% tổng lượng tiêu thụ oxy của cơ thể, được phản ánh qua con số này.

Khả năng tưới máu của não phụ thuộc vào nhiều yếu tố như áp lực máu, độ dốc giữa các động mạch, và áp lực tĩnh mạch - được gọi là áp lực tưới máu não. Áp lực này được xác định bởi sự chênh lệch giữa áp lực động mạch trung bình và áp lực tĩnh mạch trung bình. Do khó đo lường áp lực tĩnh mạch trung bình, người ta thường coi nó gần bằng áp lực nội sọ để dễ dàng tính toán.

Công thức tính áp lực tưới máu não là:

• Áp lực tưới máu não = Áp lực động mạch trung bình – Áp lực nội sọ.

Áp lực động mạch trung bình được xác định bằng áp suất máu tâm thu + 1/3 áp lực xung và thường nằm trong khoảng dưới 90mmHg. Trong khi đó, áp lực nội sọ thấp hơn nhiều, thường dưới 13mmHg.

Áp lực tưới máu não thường dao động trong khoảng dưới 80mmHg và rõ ràng bị ảnh hưởng bởi bất kỳ thay đổi nào trong áp lực động mạch trung bình và áp lực nội sọ. Mất máu dẫn đến giảm áp lực động mạch trung bình và do đó giảm áp lực tưới máu não, làm suy giảm ý thức. Mặt khác, tình trạng máu tụ nội sọ khiến áp lực nội sọ tăng cao, cũng gây giảm áp lực tưới máu não.

Nếu cả hai tình trạng mất máu và máu tụ nội sọ xảy ra cùng một lúc, áp lực tưới máu não sẽ giảm đột ngột, gây thiếu hụt oxy và dưỡng chất cho tế bào não.

Cung cấp máu cho não liên quan chặt chẽ đến quá trình chuyển hóa, có sự tham gia quan trọng của ba yếu tố: CO₂, ion H+ và O₂.

CO₂ hòa tan trong nước tạo thành axit carbonic (H₂CO₃), một loại axit yếu. H₂CO₃ phân hủy một phần để tạo ra ion H+, gây ra sự giãn mạch các mạch máu não. Mức độ giãn mạch này tăng khi nồng độ ion H+ tăng cao hơn, tạo điều kiện cho sự tăng lưu lượng máu đến não. Bất kỳ yếu tố nào làm tăng nồng độ axit trong não cũng có thể gây ra tăng đột ngột của ion H+, kích thích lưu lượng máu đến não. Có một số axit, như axit lactic, axit pyruvic và các dạng axit khác được tạo thành trong quá trình chuyển hóa.

Sự giảm PO₂ (nồng độ oxy) trong các mô não cũng gây ra sự tăng lưu lượng máu đến não bằng cách giãn mạch các mạch máu tại chỗ. Bình thường, PO₂ trong mô não dao động khoảng từ 35 - 40 mmHg. Khi mức này giảm xuống dưới 30 mmHg, lưu lượng máu đến não tăng lên. Đây được xem là một cơ chế tự bảo vệ của não, vì hoạt động của não sẽ bị ảnh hưởng nghiêm trọng nếu PO₂ giảm dưới mức 20 mmHg.

Trong nghiên cứu về lưu lượng máu đến não, quan sát thấy rằng lưu lượng máu tại các khu vực khác nhau của não thay đổi nhanh chóng, chỉ trong vài giây, phản ứng với hoạt động của các tế bào thần kinh. Ví dụ, việc siết chặt nắm tay ngay lập tức dẫn đến tăng lưu lượng máu trong vùng vận động của vỏ não thuộc bên đối diện. Còn việc đọc làm tăng lưu lượng máu trong vùng chẩm và trong vùng hiểu ngôn ngữ của vỏ não thái dương.

Quá trình lưu lượng máu đến não có cơ chế tự điều hòa. Thường, lưu lượng máu đến não duy trì ổn định khi áp suất động mạch trung bình dao động từ 60 đến 140 mmHg. Khi áp suất này giảm dưới 60 mmHg, lưu lượng máu đến não sẽ giảm đáng kể. Ngược lại, áp suất cao hơn 140 mmHg sẽ gây ra tăng đột ngột lưu lượng máu đến não. Nếu mạch máu não mở rộng quá mức, có thể gây ra phù não, thậm chí vỡ và gây ra tình trạng xuất huyết não.

Hệ thần kinh giao cảm đóng vai trò quan trọng trong việc điều hòa lưu lượng máu đến não. Hệ tuần hoàn não chứa đựng một hệ thống thần kinh giao cảm dày đặc. Khi hệ giao cảm được kích thích, điều này gây ra sự co mạch mạch máu não một cách mạnh mẽ. Khi cơ thể hoạt động vận động mạnh hoặc trong các tình huống khác làm tăng sự tuần hoàn máu đến não, các động mạch lớn và trung bình co lại, làm giảm sự lưu thông máu đến các mạch máu nhỏ hơn. Cơ chế này rất quan trọng để ngăn ngừa các trường hợp xuất huyết não. Tuy nhiên, nếu hệ thần kinh giao cảm chỉ bị kích thích mà lưu lượng máu đến não được duy trì ổn định, điều này thường do cơ chế tự điều hòa.

Khi nói về tuần hoàn máu đến não, mật độ mạch máu trong khu vực chất xám cao hơn gấp khoảng 4 lần so với khu vực chất trắng. Do đó, lưu lượng máu đến khu vực chất xám cao hơn khoảng 4 lần so với khu vực chất trắng. Các mạch máu trong não ít có khả năng bị dịch chuyển hơn so với các khu vực khác. Các mạch máu trong não được bao bọc bởi các tế bào thần kinh, giúp ngăn chặn sự căng mạch máu quá mức trong trường hợp tăng huyết áp.

Tai biến mạch máu não xảy ra khi các mạch máu trong não bị tắc nghẽn hoặc vỡ. Đa số tai biến mạch máu não là do xơ cứng của mạch máu não. Các mảng xơ cứng có thể kích hoạt cơ chế đông máu, dẫn đến tạo ra các cục máu đông, tắc nghẽn các động mạch và làm mất chức năng của các vùng não không được cung cấp máu. Khoảng 1⁄4 số bệnh nhân gặp tai biến mạch máu não do mạch máu vỡ do tăng huyết áp. Xuất huyết não có thể gây ra áp lực lên não, dẫn đến sự thiếu máu và sưng tại chỗ.

Tai biến mạch máu não có thể gây ra hậu quả thần kinh đa dạng, phụ thuộc vào khu vực não bị ảnh hưởng. Khi động mạch trung tâm của bán cầu não bị tác động, bệnh nhân có thể mất chức năng vùng Wernicke, dẫn đến việc không thể hiểu ngôn ngữ. Nếu vùng Broca bị tổn thương, bệnh nhân thường gặp khó khăn trong việc nói chuyện. Hậu quả của việc mất kiểm soát các khu vực vận động khác trên bán cầu não có thể dẫn đến tình trạng liệt cứng các cơ bên phía đối diện.

Lưu lượng máu đến não đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của bộ não. Máu không chỉ cung cấp oxy và dưỡng chất cho toàn bộ cơ thể, mà còn là nguồn năng lượng cho các tế bào thần kinh. Khi não thiếu máu, các tế bào thần kinh có thể bị tổn thương hoặc thậm chí chết đi, tạo ra hậu quả nghiêm trọng.

Tuy nhiên, lưu lượng máu quá cao cũng có thể tạo áp lực lớn lên mao mạch não, gây nguy cơ vỡ và xuất huyết não, tăng áp lực bên trong sọ. Do đó, điều quan trọng là duy trì lưu lượng máu đến não ở mức bình thường, khoảng từ 50 - 70ml/100g mô não/phút. Điều này giúp đảm bảo cân bằng giữa cung cấp đủ oxy và dưỡng chất cho não mà không tạo ra áp lực quá lớn, giảm nguy cơ xuất huyết và bảo vệ áp lực trong não.

Xem thêm:

• Đo lưu huyết não có tác dụng gì?
• Dấu hiệu nhận biết thiếu máu dinh dưỡng