{youtube}1TCXm0wCgiQ{/youtube}
Це відео демонструє зображення поширення депресії - поширення деполяризації - у мозку щурів. Зображення зверху демонструє поширення депресії без будь -якого втручання. Зображення внизу показує поширення депресії за допомогою втручання електричним струмом. Поле поширюється глибше, але не так далеко на поверхні мозку, по суті, відсікаючи прогресування поширення депресії.
Дослідники визначили електричну активність, характерну для початку мігрені, і продемонстрували спосіб зупинити її в експериментах на тваринах.
«Напади та мігрень - це два дуже різні стани мозку, - каже Стівен Дж. Шифф, професор інженерії на кафедрах нейрохірургії, інженерних наук, механіки та фізики в штаті Пенсільванія.
«Ми виявили, що поширена деполяризація, яку також називають поширеною депресією, спостерігається при мігрені, є основним біофізичним явищем, і ви можете зупинити її електричним струмом. Дивно, але це протилежний напрямок електричного струму, який використовується для відключення судом, - каже Шифф.
"Електрична активність мозку, що спричиняє ауру, схожа на постійне затемнення ..."
Дослідники не вилікували мігрень, але вони ближче до розуміння механізму головного мозку, який спричиняє початок або аури цих головних болів, які страждають приблизно на 10 відсотків чоловіків та 22 відсотків жінок, за даними Центру хвороб Контроль.
Проводячи експерименти, мотивовані обчислювальними моделями біофізики поширення деполяризації, дослідники успішно продемонстрували модуляцію, придушення та запобігання розповсюдженню деполяризації на зрізах мозку щурів.
"Електрична активність мозку, що спричиняє ауру, схожа на постійне затемнення", - говорить Ендрю Дж. Уелен, докторант з університетського Центру нейронної інженерії. "Це не просто одна клітина, а ланцюгова реакція, яка рухається по головному мозку, викликаючи набряк, і людям потрібно трохи часу, щоб відновитись".
Багато хворих на мігрень вперше відчувають цю зорову ауру до початку головного болю. Шифф і його команда націлені на електричну активність, яка викликає ауру, оскільки вона є основою для початку мігрені.
Зліва на оптичних зображеннях зображена хвиля поширення деполяризації в мозку; посередині зображення показує прискорення та витяг на поверхню хвилі з негативним струмом; а праворуч зображення показує обмеження хвилі із зупинкою поширення, праворуч. (Кредит: Schiff Lab / Penn State)
Дослідники знають, що зміна концентрації солі в мозку може змінити електричні процеси мозку. Змінюючи концентрацію калію в мозку, дослідники можуть спровокувати розповсюдження деполяризації.
Залучені клітини мозку мають центральне тіло, яке називається сомою, і довгу антеноподібну руку, звану дендритом. Два кінці дозволяють дослідникам поляризувати клітини електричним струмом - позитивні заряди накопичуються на одному кінці, а негативні - на другому. Це дозволяє їм використовувати електричний струм, щоб спробувати модулювати активність клітин мозку.
"... ми можемо зробити це гіршим за допомогою одного струму, а ми можемо зробити його кращим за допомогою протилежного струму ..."
"Ми думали, що якщо зупинити початкову фазу, ауру, ми зупинимо решту", - каже Шифф. «Нарешті ми з’ясували, що заряд, необхідний для зупинки поширення депресії, був протилежним тому, що ми припускали. Коли ми вибрали протилежний заряд, прогресування явищ зупинилося. Зрештою, все це мало сенс, оскільки судоми та мігрень починаються на протилежних кінцях клітин мозку ».
Дослідники змогли використовувати позитивний заряд, щоб зупинити поширювальну поляризацію. Зображення зрізів мозку щурів показує, що активність мігрені рухається глибше в мозок, де він більше не може поширюватися, фактично закінчуючи епізод.
"Ми прийшли до біофізичного розуміння, і воно стосується фундаментальної фізіології аури, і ми можемо погіршити її одним струмом, а можна покращити протилежною", - говорить Шифф.
Застосування такої поляризації можна безпечно здійснити в людському мозку, і цю стратегію можна перевірити в клінічних випробуваннях з хворими на мігрень. Однак повна мігрень, яку переживають пацієнти, ускладнюється після початкової аури.
"Хочеться мати можливість виправити мозок таким чином, щоб він не був сприйнятливий до мігрені або судом", - говорить Брюс Дж. Глюкман, професор інженерних наук та механіки, нейрохірургії та біоінженерії та заступник директора Центру нейронної інженерії. «Не потрібно контролювати мігрень або поширювати депресію після її початку. На даний момент це фундаментальний результат, який наближає нас до можливості втрутитися у важливий для цього стану спосіб ".
Дослідження з'являються в Росії Наукові звіти.
Дослідники з Університету електронних наук і технологій Китаю; Штат Пенсільванія; і Берлінський університет Гумбольдта, Німеччина, також внесли свій внесок у роботу.
Американсько-німецька програма спільних досліджень з обчислювальної нейронауки Національного інституту охорони здоров’я; Bundesministerium für Bildung und Forschung; та Національна інституція охорони здоров’я BRAIN Initiative підтримала цю роботу. Дослідники подали заявку на тимчасовий патент на цю роботу.
джерело: Penn State
Суміжні книги
at InnerSelf Market і Amazon
