При помощи компьютеризированной модели, чтобы изучить electroencepholagram (ЭЭГ) мозговая структура, названная «супрессия взрыва»,исследователи в США полагают, что обнаружили фундаментальный механизм того, как мозг ведет себя когда метаболическоеэнергоснабжение к клеткам головного мозга является низким. Это – как будто разорванная супрессия является типом неустойчивого дежурного режима, где период интенсивныхактивность сопровождается периодом инертности, выносящей, пока нет достаточно метаболической энергии для клеток, чтобы стать активнымснова.Исследователи, от Центральной больницы Массачусетса (MGH) в Бостоне, пишут об их открытии в 7 февраляPNAS Ранний Выпуск.
Они надеются, что это поможет улучшить дизайн анестезирующих средств и способов защитить мозг.Супрессия взрыва является электроэнцефалограммой (ЭЭГ) мозговая структура, где эпизоды активности высокого напряжения (взрывы) чередуютсяс периодами значительно сокращения активности, длящимися в течение 10 секунд или больше.Супрессия взрыва происходит во многих условиях, таких как вызванная гипотермия, медицинское лечение, куда врачи помещают aмозг пациента в состояние низкой активности, чтобы защитить его от ущерба, нанесенного травмой или уменьшенным током крови. Это также былонаблюдаемый в глубоком общем наркозе, комах, в младенцах с серьезными нейроразвивающимися нарушениями, и в течение короткого периода в некоторыхмладенцы, родившиеся преждевременно.
Предыдущие исследования сосредоточились на исследовании структур ЭЭГ супрессии взрыва и эффекта внешних стимулов на мозгекогда в этом государстве. Но ни один еще не попытался объяснить, каков основной клеточный механизм мог бы быть.
Ведущий автор доктор Эмери Браун, Отделения MGH Анестезии, Реаниматологии и Медицины боли, сказал прессу:«На вид несвязанный мозг заявляет что лидерство, чтобы разорвать супрессию – глубокая анестезия, кома, гипотермия и некоторыеразвивающиеся заболевания мозга – все представляют подавленное метаболическое государство."«Мы полагаем, что идентифицировали что-то основной принцип о мозговой нейрохимии, нейроанатомии и нейрофизиологии этоможет помочь нам запланировать лучшие методы лечения мозговую защиту и проектировать будущие анестезирующие средства», добавил он.В их исследовании Браун и коллеги предлагают «механизм объединения» для супрессии взрыва, составляющей все условия вкоторый это наблюдается.Чтобы изучить механизм, они создали компьютерную «биофизическую модель», принявшую во внимание что все условия(вызванная гипотермия, кома, и т.д.), имел вместе: значительное сокращение метаболического государства мозга.
Интеллектуальные труды, потому что сигналы проходят от одной клетки до другого. Для этого, чтобы произойти, электрическая химия должна быть просто правильной:должен быть баланс между ионами натрия вне клетки и ионов калия в клетке.Балансом управляют «насосы иона», заправленные АТФ, молекула, поставляющая энергию клеткам.Когда они играли вокруг с моделью, исследователи обнаружили, что, когда энергоснабжение идет слишком низко и нетдостаточно АТФ, клетки пропускают калий, и это останавливает сигналы.
«В каждом условии модель предполагает, что уменьшение в мозговом уровне метаболизма, вместе со стабилизирующимися свойствами закрытых АТФ калиевых каналов, приводит к характерным эпохам супрессии», пишут они.Победите автора Доктор ShiNung, который сказал Чинг, постдокторант в лаборатории Брауна:«Похоже, что супрессия взрыва смещает мозг в измененное физиологическое государство, чтобы допускать регенерацию АТФ, которая являетсясущественный метаболический субстрат."«Во время супрессии мозг пытается возвратить достаточно АТФ, чтобы перезапустить. Если субстрат не восстанавливает достаточно быстро,система будет иметь эти краткие взрывы активности, остановиться и затем должна прийти в себя снова», сказал Чинг.
Модель предполагает, что продолжительность супрессии взрыва зависит от того, сколько времени это берет, чтобы восстановить уровни АТФ. Это соответствует чтокажется, происходит, когда кто-то анестезирован: чем глубже анестизирование, тем дольше периоды супрессии.
Браун сказал, когда они используют общий наркоз, чтобы вызвать комы у больных с серьезными неврологическими ранами, таким образом, их мозги могутзаживите, они снимают их к уровню супрессии взрыва.«Но существует много вопросов относительно того, как глубоко анестезированный отдельный пациент должен быть – как часто взрывы должныпроисходите – и сколько времени мы должны поддержать то государство», объяснил он.
Модель могла помочь им узнать больше о том, что, кажется, фундаментальный способ сохранить энергию в мозгу, ипоэтому, как лучше всего использовать супрессию взрыва, чтобы вести вызванную кому и восстановление следа, сказал Браун.«Это – также яркий пример того, как изучение анестезии может помочь нам узнать что-то очень простое о мозге», ондобавленный.