Cerebrale circulatie.

De hersenen gebruiken bijna 20% van het totale zuurstof gebruik van het lichaam. Voor een adequate zuurstof voorziening van de hersenen moet de cerebrale bloedflow relatief hoog zijn, ± 50-60 ml/min per 100 gr. weefsel.

Hoewel de hersenen slechts 2% van het totale lichaamsgewicht zijn krijgt het ± 14% van de cardiac output.

De toevoer van de hersen circulatie bestaat uit vier hoofdarteriën, de linker en rechter arteria carotis en de linker en rechter arteria vertebrae.

De arteria vertebrae komen samen en vormen dan de arteria baselaris die naar de hersenstam gaat waar ze verbonden worden met de arteria carotis door de interconnecting arteries, de ring van Willis vormend.

Arteriële vaten ontspringen vanuit de vertebrale en basilaire arteriën alsook vanuit de ring van willis om verschillende gebieden van de hersenen van bloed te voorzien. Dit interconnecting netwerk van arteriële bloedvaten in de hersenstam is een veiligheids voorziening voor de cerebrale perfusie. Omdat de cerebrale circulatie zich binnen de schedel bevindt kunnen veranderingen in de intracraniële druk significante effecten hebben op de cerebrale perfusie.

De veneuze vaten hebben de grootste kans om dichtgedrukt te worden vanwege de lage intravasculaire druk. Omdat de intracraniële normaliter groter is dan de veneuze druk buiten de hersenen kunnen de veneuze vaten makkelijk collaberen; de effectieve perfusiedruk van de hersenen is dan ook niet de mean arteriële druk minus de centraal veneuze druk maar  de mean arteriële druk minus de intracraniële druk.

De intracraniële druk ligt tussen de 8-10 mmHg, echter deze kan verhoogd zijn tot meer dan 20 mmHg bij systeem hypertensie, de effectieve cerebrale perfusiedruk en bloedflow kunnen dan significant verminderd zijn. Evenals de coronaire circulatie is de cerebrale bloedflow nauw verbonden met de zuurstofconsumptie. De cerebrale bloedflow wordt hoger als de neuronale activiteit of de zuurstofconsumptie hoger wordt. Veranderingen in de neuronale activiteit in specifieke gebieden in de hersenen verhogen de bloedflow in deze gebieden.

De hersenen laten een uitstekende autoregulatie zien van de mean arteriële drukken en houdt deze tussen ongeveer 60 mmHg tot 130 mmHg.

Dit belangrijk omdat de cerebrale functies afhangen van een constant zuurstofaanbod en het zich niet kunnen veroorloven blootgesteld te worden aan een verminderde flow veroorzaakt door een daling van de arteriële bloeddruk. Als de mean arteriële druk daalt tot < 60 mmHg wordt de cerbrale perfusie verminderd wat resulteert in verminderde neurologische functies, verlaagd bewustzijn en bewusteloosheid. Als de arteriële druk boven de autoregulatie range is, stijgen de bloedflow en de drukken binnen de cerebrale microcirculatie. Dit kan endotheel en vasculaire schade veroorzaken, verstoring van de bloed-hersenen barrière en bloedige stroke. Bij chronische hypertensie verschuift de autoregulatie naar rechts wat de hersenen  tegen hoge arteriële drukken beschermt.

Echter deze rechtsverschuiving maken de hersenen vatbaar voor verminderde perfusie als de arteriële druk daalt onder het eind van de rechts verschoven autoregulatie range. Metabole mechanismen spelen een dominante rol in de controle van de cerebrale bloedflow.

Verhoogd zuurstof metabolisme verhoogt de carbon-dioxide productie wat vasodilatatie veroorzaakt. Cerebrale bloedflow is zeer gevoelig voor kleien veranderingen in de arteriële PCO₂.

Een verhoogd PCO₂ veroorzaakt vasodilatatie en een verlaagd PCO₂ veroorzaakt vasoconstrictie. De belangrijkheid van PCO₂ bij de regulatie van cerebrale bloedflow kun je zien als iemand hyperventileert wat de arteriële PCO₂ doet dalen. Als dit gebeurt, wordt de persoon in kwestie “licht in het hoofd” omdat de verlaagde PCO₂ de cerebrale bloedflow reduceert. Ernstige hypoxie verhoogt de cerebrale bloedflow.