{youtube}1TCXm0wCgiQ{/youtube}
Αυτό το βίντεο δείχνει μια εικόνα της εξάπλωσης της κατάθλιψης—εξάπλωση της αποπόλωσης—σε εγκέφαλο αρουραίου. Η εικόνα στην κορυφή δείχνει την εξάπλωση της κατάθλιψης χωρίς καμία παρέμβαση. Η εικόνα στο κάτω μέρος δείχνει την εξάπλωση της κατάθλιψης με παρέμβαση ηλεκτρικού ρεύματος. Το πεδίο εξαπλώνεται βαθύτερα αλλά όχι τόσο μακριά στην επιφάνεια του εγκεφάλου, ουσιαστικά διακόπτοντας την εξέλιξη της εξάπλωσης κατάθλιψης.
Οι ερευνητές έχουν εντοπίσει την ηλεκτρική δραστηριότητα ειδικά για την έναρξη των ημικρανιών και έχουν δείξει έναν τρόπο να την σταματήσουν σε πειράματα σε ζώα.
«Οι επιληπτικές κρίσεις και οι ημικρανίες είναι δύο πολύ διαφορετικές καταστάσεις του εγκεφάλου», λέει ο Steven J. Schiff, καθηγητής μηχανικής στα τμήματα νευροχειρουργικής, μηχανικής επιστήμης και μηχανικής και φυσικής στο Penn State.
«Διαπιστώσαμε ότι η εξάπλωση της εκπόλωσης, που ονομάζεται επίσης διαδοτική κατάθλιψη, που παρατηρείται στις ημικρανίες είναι ένα θεμελιώδες βιοφυσικό φαινόμενο και μπορείτε να το σταματήσετε με ηλεκτρικό ρεύμα. Περιέργως, είναι η αντίθετη κατεύθυνση του ηλεκτρικού ρεύματος που χρησιμοποιείται για την απενεργοποίηση των επιληπτικών κρίσεων», λέει ο Schiff.
«Η ηλεκτρική δραστηριότητα στον εγκέφαλο που προκαλεί την αύρα είναι σαν ένα κυλιόμενο μπλακ άουτ…»
Οι ερευνητές δεν έχουν θεραπεύσει τις ημικρανίες, αλλά είναι πιο κοντά στην κατανόηση του μηχανισμού στον εγκέφαλο που προκαλεί την έναρξη, ή τις αύρες, αυτών των πονοκεφάλων, οι οποίοι επηρεάζουν περίπου το 10 τοις εκατό των ανδρών και το 22 τοις εκατό των γυναικών, σύμφωνα με το Κέντρο Νοσημάτων. Ελεγχος.
Πραγματοποιώντας πειράματα με κίνητρο υπολογιστικά μοντέλα της βιοφυσικής της εξάπλωσης της εκπόλωσης, οι ερευνητές απέδειξαν με επιτυχία τη διαμόρφωση, την καταστολή και την πρόληψη της εξάπλωσης της εκπόλωσης σε φέτες εγκεφάλου αρουραίου.
«Η ηλεκτρική δραστηριότητα στον εγκέφαλο που προκαλεί την αύρα είναι σαν ένα κυλιόμενο μπλακ άουτ», λέει ο Andrew J. Whalen, μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Κέντρο Νευρωνικής Μηχανικής του πανεπιστημίου. «Δεν είναι μόνο ένα κύτταρο, αλλά μια αλυσιδωτή αντίδραση που κινείται στον εγκέφαλο προκαλώντας πρήξιμο και χρειάζεται λίγος χρόνος για να ανακάμψουν οι άνθρωποι».
Πολλοί πάσχοντες από ημικρανία βιώνουν για πρώτη φορά αυτή την οπτική αύρα πριν ξεκινήσει ο πονοκέφαλος. Ο Σιφ και η ομάδα του στόχευσαν την ηλεκτρική δραστηριότητα που προκαλεί την αύρα, καθώς είναι θεμελιώδης για την έναρξη της ημικρανίας.
Στα αριστερά, οι οπτικές εικόνες δείχνουν το κύμα εξάπλωσης της αποπόλωσης στον εγκέφαλο. στη μέση, η εικόνα δείχνει την επιτάχυνση και την έλξη στην επιφάνεια του κύματος με αρνητικό ρεύμα. και δεξιά η εικόνα δείχνει τον περιορισμό του κύματος με διακοπή της διάδοσης, δεξιά. (Πίστωση: Schiff Lab/Penn State)
Οι ερευνητές γνωρίζουν ότι η αλλαγή της συγκέντρωσης αλατιού στον εγκέφαλο μπορεί να αλλάξει τις ηλεκτρικές διεργασίες του εγκεφάλου. Μεταβάλλοντας τις συγκεντρώσεις καλίου στον εγκέφαλο, οι ερευνητές θα μπορούσαν να προκαλέσουν εξάπλωση της εκπόλωσης.
Τα εμπλεκόμενα εγκεφαλικά κύτταρα έχουν ένα κεντρικό σώμα που ονομάζεται σώμα και ένα μακρύ βραχίονα που μοιάζει με κεραία που ονομάζεται δενδρίτης. Τα δύο άκρα επιτρέπουν στους ερευνητές να πολώσουν τα κύτταρα με ηλεκτρικό ρεύμα - θετικά φορτία συσσωρεύονται στο ένα άκρο και αρνητικά φορτία συσσωρεύονται στο άλλο. Αυτό τους επιτρέπει να χρησιμοποιούν ένα ηλεκτρικό ρεύμα για να προσπαθήσουν να ρυθμίσουν τη δραστηριότητα των εγκεφαλικών κυττάρων.
«…μπορούμε να το κάνουμε χειρότερο με ένα ρεύμα και μπορούμε να το κάνουμε καλύτερο με το αντίθετο ρεύμα…»
«Σκεφτήκαμε ότι αν σταματήσαμε την αρχική φάση, την αύρα, θα σταματήσαμε και τα υπόλοιπα», λέει ο Schiff. «Επιτέλους καταλάβαμε ότι η χρέωση που ήταν απαραίτητη για να σταματήσει η εξάπλωση της κατάθλιψης ήταν αντίθετη από ό,τι υποθέσαμε. Μόλις επιλέξαμε το αντίθετο φορτίο, η εξέλιξη των φαινομένων σταμάτησε. Όλα αυτά είχαν νόημα στο τέλος, αφού οι επιληπτικές κρίσεις και οι ημικρανίες ξεκινούν από τα αντίθετα άκρα των εγκεφαλικών κυττάρων».
Οι ερευνητές μπόρεσαν να χρησιμοποιήσουν ένα θετικό φορτίο για να σταματήσουν την εξάπλωση της πόλωσης. Η απεικόνιση των τμημάτων του εγκεφάλου του αρουραίου δείχνει τη δραστηριότητα της ημικρανίας να κινείται βαθύτερα στον εγκέφαλο όπου δεν μπορεί πλέον να διαδοθεί, τερματίζοντας ουσιαστικά το επεισόδιο.
«Καταλήξαμε σε μια βιοφυσική κατανόηση και ισχύει για τη θεμελιώδη φυσιολογία της αύρας, και μπορούμε να την κάνουμε χειρότερη με ένα ρεύμα και μπορούμε να την κάνουμε καλύτερη με το αντίθετο ρεύμα», λέει ο Σιφ.
Η εφαρμογή τέτοιας πόλωσης μπορεί να γίνει με ασφάλεια στον ανθρώπινο εγκέφαλο και αυτή η στρατηγική μπορεί να δοκιμαστεί σε κλινικές δοκιμές με πάσχοντες από ημικρανία. Ωστόσο, η πλήρης ημικρανία που βιώνουν οι ασθενείς γίνεται πιο περίπλοκη μετά την αρχική αύρα.
«Θέλει κανείς να μπορεί να διορθώσει τον εγκέφαλο έτσι ώστε να μην είναι ευαίσθητος σε ημικρανίες ή επιληπτικές κρίσεις», λέει ο Bruce J. Gluckman, καθηγητής μηχανικής επιστήμης και μηχανικής, νευροχειρουργικής και βιομηχανικής και αναπληρωτής διευθυντής του Κέντρου Νευροτεχνικής. «Να μην χρειάζεται να ελέγξετε τις ημικρανίες ή την εξάπλωση της κατάθλιψης μόλις ξεκινήσει. Προς το παρόν, αυτό είναι ένα θεμελιώδες αποτέλεσμα που μας φέρνει πιο κοντά στο να μπορούμε να παρέμβουμε με σημαντικό τρόπο για αυτήν την κατάσταση».
Η έρευνα εμφανίζεται στο Επιστημονικές εκθέσεις.
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Ηλεκτρονικής Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας. Penn State; και το Πανεπιστήμιο Humboldt του Βερολίνου, Γερμανία συνέβαλαν επίσης στο έργο.
Το πρόγραμμα συνεργασίας ΗΠΑ-Γερμανίας Έρευνα στην Υπολογιστική Νευροεπιστήμη των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας. το Bundesministerium für Bildung und Forschung· και το National Institutes of Health BRAIN Initiative υποστήριξε αυτή την εργασία. Οι ερευνητές έχουν υποβάλει αίτηση για προσωρινό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για αυτό το έργο.
πηγή: Penn State
Σχετικά βιβλία
at InnerSelf Market και Amazon
