{youtube}1TCXm0wCgiQ{/youtube}

Acest videoclip arată o imagine a răspândirii depresiei - răspândirea depolarizării - într-un creier de șobolan. Imaginea de deasupra arată răspândirea depresiei fără nicio intervenție. Imaginea din partea de jos arată depresia răspândită cu intervenția curentului electric. Câmpul se răspândește mai adânc, dar nu atât de departe pe suprafața creierului, întrerupând în esență progresia depresiei care se răspândește.

Cercetătorii au identificat activitatea electrică specifică declanșării migrenelor și au demonstrat o modalitate de a o opri în experimentele pe animale.

„Convulsiile și migrenele sunt două stări foarte diferite ale creierului”, spune Steven J. Schiff, profesor de inginerie în departamentele de neurochirurgie, științe tehnice și mecanică și fizică la Penn State.

„Am constatat că depolarizarea răspândirii, numită și depresie răspânditoare, observată în migrene este un fenomen biofizic fundamental și o puteți opri cu curent electric. În mod ciudat, este direcția opusă curentului electric folosit pentru a opri convulsiile ”, spune Schiff.

„Activitatea electrică din creier care provoacă aura este ca o întrerupere ...”

Cercetătorii nu au vindecat migrenele, dar sunt mai aproape de a înțelege mecanismul din creier care provoacă declanșarea sau aurele acestor dureri de cap, care afectează aproximativ 10% dintre bărbați și 22% dintre femei, potrivit Centrului pentru Boli. Control.

Realizând experimente motivate de modele de calcul ale biofizicii răspândirii depolarizării, cercetătorii au demonstrat cu succes modularea, suprimarea și prevenirea răspândirii depolarizării în felii de creier de șobolan.

„Activitatea electrică din creier care provoacă aura este ca o întrerupere continuă”, spune Andrew J. Whalen, cercetător postdoctoral la Centrul de Inginerie Neurală al universității. „Nu este vorba doar de o singură celulă, ci de o reacție în lanț care se deplasează pe creier provocând umflături și îi ia oamenilor ceva timp să se refacă”.

Mulți bolnavi de migrenă experimentează mai întâi această aură vizuală înainte de a începe durerea de cap. Schiff și echipa sa au vizat activitatea electrică care provoacă aura, deoarece este fundamentală în declanșarea migrenei.

În stânga, imaginile optice arată valul de despolarizare răspândită în creier; în mijloc, imaginea prezintă accelerarea și desenarea la suprafața undei cu curent negativ; iar în dreapta, imaginea arată confinarea undei cu oprirea propagării, dreapta. (Credit: Schiff Lab / Penn State)

Cercetătorii știu că modificarea concentrației de sare din creier poate modifica procesele electrice ale creierului. Prin modificarea concentrațiilor de potasiu din creier, cercetătorii ar putea declanșa răspândirea depolarizării.

Celulele creierului implicate au un corp central numit soma și un braț lung, asemănător antenei, numit dendrit. Cele două capete permit cercetătorilor să polarizeze celulele cu un curent electric - sarcini pozitive se acumulează la un capăt și sarcini negative se acumulează la celălalt. Acest lucru le permite să utilizeze un curent electric pentru a încerca să moduleze activitatea celulelor creierului.

„... o putem agrava cu un curent și o putem îmbunătăți cu curentul opus ...”

„Ne-am gândit că, dacă oprim faza inițială, aura, vom opri restul”, spune Schiff. „În cele din urmă ne-am dat seama că acuzația necesară pentru a opri depresia care se răspândește era opusă a ceea ce am presupus. Odată ce am ales sarcina opusă, progresul fenomenelor sa oprit. Totul a avut sens în cele din urmă, deoarece convulsiile și migrenele încep de la capetele opuse ale celulelor creierului. ”

Cercetătorii au reușit să utilizeze o sarcină pozitivă pentru a opri polarizarea răspândirii. Imagistica feliilor de creier de șobolan arată activitatea migrenei care se deplasează mai adânc în creier, unde nu se mai poate propaga, încheind efectiv episodul.

„Am venit cu o înțelegere biofizică și se aplică fiziologiei fundamentale a aurei și o putem agrava cu un curent și o putem îmbunătăți cu curentul opus”, spune Schiff.

Aplicarea unei astfel de polarizări se poate face în siguranță în creierul uman, iar această strategie poate fi testată în studiile clinice cu bolnavi de migrenă. Cu toate acestea, migrena completă experimentată de pacienți devine mai complicată după aura inițială.

„Se dorește să se poată fixa creierul astfel încât să nu fie susceptibil la migrene sau convulsii”, spune Bruce J. Gluckman, profesor de științe și mecanică inginerie, neurochirurgie și bioinginerie și director asociat al Centrului pentru Inginerie Neurală. „Nu trebuie să controlați migrenele sau răspândirea depresiei odată ce începe. Deocamdată, acesta este un rezultat fundamental care ne apropie de posibilitatea de a interveni într-un mod important pentru această afecțiune. ”

Cercetarea apare în Rapoarte științifice.

Cercetători de la Universitatea de Știință și Tehnologie Electronică din China; Penn State; și Universitatea Humboldt din Berlin, Germania, de asemenea, au contribuit la lucrare.

Programul de cercetare colaborativă SUA-Germania în neuroștiințe computaționale al Institutelor Naționale de Sănătate; Bundesministerium für Bildung und Forschung; și Institutul Național de Sănătate BRAIN Initiative a sprijinit această lucrare. Cercetătorii au solicitat un brevet provizoriu pentru această lucrare.

Sursa: Penn State

Cărți conexe

at InnerSelf Market și Amazon