{youtube}1TCXm0wCgiQ{/youtube}

Denne video viser et billede af spredning af depression - spredning af depolarisering - i en rottehjerne. Billedet øverst viser sprede depression uden nogen indgriben. Billedet nederst viser spredende depression med elektrisk strømindgreb. Feltet spredes dybere, men ikke så langt på hjernens overflade, hvilket i det væsentlige afskærer progressionen af ​​den spredte depression.

Forskere har identificeret den elektriske aktivitet, der er specifik for starten af ​​migræne, og demonstreret en måde at stoppe den i dyreforsøg.

"Anfald og migræne er to meget forskellige tilstande i hjernen," siger Steven J. Schiff, professor i ingeniørvidenskab i afdelingerne for neurokirurgi, ingeniørvidenskab og mekanik og fysik ved Penn State.

"Vi fandt ud af, at den spredende depolarisering, også kaldet spredningsdepression, der ses ved migræne, er et fundamentalt biofysisk fænomen, og man kan stoppe det med elektrisk strøm. Mærkeligt nok er det den modsatte retning af elektrisk strøm, der bruges til at slukke for anfald,” siger Schiff.

"Den elektriske aktivitet i hjernen, der forårsager auraen, er som et rullende blackout..."

Forskerne har ikke helbredt migræne, men de er tættere på at forstå den mekanisme i hjernen, der forårsager starten eller auraen af ​​disse hovedpine, som påvirker omkring 10 procent af mænd og 22 procent af kvinder, ifølge Center for Disease Styring.


indre selv abonnere grafik


Ved at udføre eksperimenter motiveret af beregningsmodeller af biofysikken for spredning af depolarisering, demonstrerede forskerne med succes modulering, undertrykkelse og forebyggelse af spredning af depolarisering i rottehjerneskiver.

"Den elektriske aktivitet i hjernen, der forårsager auraen, er som et rullende blackout," siger Andrew J. Whalen, postdoc ved universitetets Center for Neural Engineering. "Det er ikke bare en enkelt celle, men en kædereaktion, der bevæger sig på tværs af hjernen og forårsager hævelse, og det tager folk et stykke tid at komme sig."

Mange migrænepatienter oplever først denne visuelle aura, før hovedpinen begynder. Schiff og hans team målrettede den elektriske aktivitet, der forårsager auraen, da den er grundlæggende for at starte migrænen.

de optiske billeder viser bølgen af ​​spredning af depolarisering i hjernen
Til venstre viser de optiske billeder bølgen af ​​spredning af depolarisering i hjernen; i midten viser billedet hastigheden og trækningen til overfladen af ​​bølgen med negativ strøm; og til højre viser billedet indespærringen af ​​bølgen med standsning af udbredelsen, til højre.
(Kredit: Schiff Lab/Penn State)

Forskere ved, at ændring af saltkoncentrationen i hjernen kan ændre de elektriske processer i hjernen. Ved at ændre kaliumkoncentrationerne i hjernen kunne forskerne udløse spredning af depolarisering.

De involverede hjerneceller har en central krop kaldet soma og en lang, antennelignende arm kaldet dendritten. De to ender giver forskerne mulighed for at polarisere cellerne med en elektrisk strøm - positive ladninger akkumuleres i den ene ende og negative ladninger akkumuleres i den anden. Dette giver dem mulighed for at bruge en elektrisk strøm til at forsøge at modulere hjernecelleaktivitet.

"...vi kan gøre det værre med én strøm, og vi kan gøre det bedre med den modsatte strøm..."

"Vi troede, at hvis vi stoppede den indledende fase, auraen, ville vi stoppe resten," siger Schiff. "Vi fandt endelig ud af, at den afgift, der var nødvendig for at stoppe den brede depression, var modsat, hvad vi antog. Da vi først valgte den modsatte ladning, stoppede fænomenernes progression. Det hele gav mening i sidste ende, da anfald og migræne starter i hver sin ende af hjernecellerne."

Forskerne var i stand til at bruge en positiv ladning til at stoppe den brede polarisering. Billeddannelse af rottehjerneskiverne viser migræneaktiviteten, der bevæger sig dybere ind i hjernen, hvor den ikke længere kan forplante sig, hvilket effektivt afslutter episoden.

"Vi kom frem til en biofysisk forståelse, og den gælder for auraens grundlæggende fysiologi, og vi kan gøre det værre med én strøm, og vi kan gøre det bedre med den modsatte strøm," siger Schiff.

Anvendelse af polarisering som denne kan sikkert gøres i den menneskelige hjerne, og denne strategi kan testes i kliniske forsøg med migrænepatienter. Imidlertid bliver den fulde migræne, som patienterne oplever, mere kompliceret efter den indledende aura.

"Man ønsker at kunne fikse hjernen, så den ikke er modtagelig for migræne eller anfald," siger Bruce J. Gluckman, professor i ingeniørvidenskab og mekanik, neurokirurgi og bioteknik og assisterende direktør for Center for Neural Engineering. "Ikke at skulle kontrollere migræne eller sprede depression, når det først starter. For nu er dette et grundlæggende resultat, der flytter os tættere på at kunne gribe ind på en vigtig måde for denne tilstand."

Forskningen vises i Videnskabsrapporter.

Forskere fra University of Electronic Science and Technology i Kina; Penn State; og Humboldt University of Berlin, Tyskland bidrog også til arbejdet.

Det amerikansk-tyske samarbejde Research in Computational Neuroscience-program fra National Institutes of Health; Bundesministerium für Bildung und Forschung; og National Institutes of Health BRAIN Initiative støttede dette arbejde. Forskerne har ansøgt om et foreløbigt patent på dette arbejde.

Kilde: Penn State

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon