Η «κυκλοφορία ιστότοπων» των ερυθρών αιμοσφαιρίων προσθέτει προσαρμογές στην οξυγόνωση του μυαλού

Η κυκλοφορία των ερυθρών αιμοσφαιρίων συμβάλλει στις αλλαγές στην οξυγόνωση του εγκεφάλου

Η επαρκής κυκλοφορία του αίματος παρέχει στο μυαλό οξυγόνο και επίσης θρεπτικά συστατικά, ωστόσο η οξυγόνωση έχει την τάση να ποικίλλει με έναν μοναδικό, κανονικό τρόπο. Ωστόσο, η προέλευση αυτού του διαφορετικού έργου δεν κατανοείται σωστά.

Τώρα, οι επιστήμονες του Penn State έχουν προσδιορίσει έναν λόγο για τις αλλαγές: τη θεμελιώδη τυχαιότητα στην τιμή κυκλοφορίας των ερυθρών κυττάρων μέσω μικρών τριχοειδών που ονομάζονται φλέβες. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτή η τυχαιότητα μπορεί να έχει πιθανές επιπτώσεις για την αναγνώριση των συστημάτων οργανικής συσσώρευσης που βασίζονται σε νευροεκφυλιστικές καταστάσεις, όπως η νόσος του Αλτσχάιμερ. Κυκλοφόρησαν τις αναζητήσεις τους για το PLOS Biology σήμερα.

«Αυτές οι διακυμάνσεις οξυγόνωσης εμφανίζονται επίσης σε άλλους ιστούς, όπως οι μύες», δήλωσε ο Patrick Drew, Διακεκριμένος Αναπληρωτής Καθηγητής Μηχανικής Επιστήμης και Μηχανικής, Νευροχειρουργικής και Βιοϊατρικής Μηχανικής «Το ερώτημα που είχαμε ήταν: Οι διακυμάνσεις αυτές προκαλούνται από νευρική δραστηριότητα ή κάτι άλλο» ; "

Οι αλλαγές μοιάζουν με 1 / f-like ήχο, ένα αναλυτικό μοτίβο που αποκαλύπτει μεγάλες αλλαγές που αποτελούνται από πολλές μικρές αλλαγές και επίσης συμβαίνει συνήθως σε μια επιλογή από αισθήσεις, από το χρηματιστήριο έως τα υψόμετρα του ποταμού. Οι επιστήμονες εξέτασαν τις αλλαγές στα ποντίκια υπολογιστών λόγω της ομοιότητας του μυαλού τους με εκείνες των ανθρώπων, σύμφωνα με τον Drew, που λειτουργεί επίσης ως αναπληρωτής επόπτης του Ινστιτούτου Νευροεπιστημών Penn State.

Πρώτον, οι επιστήμονες παρακολούθησαν την κυκλοφορία του αίματος, την οξυγόνωση και επίσης τα ηλεκτρικά σήματα που δημιουργήθηκαν από το μυαλό - την πρώτη φορά που οι τελευταίοι 2 είχαν πράγματι εντοπιστεί ταυτόχρονα, σύμφωνα με τον Drew - σε συνειδητά ποντίκια υπολογιστών. Συγκέντρωσαν τις πληροφορίες καθώς τα ποντίκια του υπολογιστή μεταφέρονταν σε ένα στρογγυλό διάδρομο για έως και 40 λεπτά κάθε φορά.

Στη συνέχεια, για να ελέγξουμε τη συνεργασία μεταξύ των εργασιών του μυαλού και των αλλαγών οξυγόνωσης, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν φαρμακευτικές ουσίες για να σιωπήσουν στιγμιαία και επίσης αναστρέψιμα νευρικά σήματα στο μυαλό των ποντικιών του υπολογιστή. Παρά τη σιωπή, οι αλλαγές προχώρησαν, αποκαλύπτοντας μικρή σύνδεση μεταξύ των νευρικών εργασιών και επίσης της οξυγόνωσης.

Η ροή των ερυθρών κυττάρων, ωστόσο, ενημέρωσε μια διαφορετική ιστορία. Χρησιμοποιώντας μικροσκόπηση σάρωσης με λέιζερ δύο φωτονίων, μια μέθοδο απεικόνισης που χρησιμοποιήθηκε για να φανταστεί κανείς τα κύτταρα που βρίσκονται βαθιά μέσα στα ζωντανά κύτταρα, οι επιστήμονες θα μπορούσαν να φανταστούν τη ροή συγκεκριμένων ερυθρών κυττάρων μέσω φλεβών.

«Είναι σαν κίνηση», δήλωσε ο Ντρου. «Μερικές φορές υπάρχουν πολλά αυτοκίνητα που περνούν, και η κυκλοφορία συνδέεται και μερικές φορές δεν υπάρχει. Και τα ερυθρά αιμοσφαίρια πηγαίνουν με κάθε τρόπο όταν πλησιάζουν σε μια διασταύρωση, έτσι αυτή η τυχαία ροή μπορεί να οδηγήσει σε συμφόρηση και στάσεις στο αγγείο. "

Η εισαγωγή κερδοσκοπικών πληροφοριών απευθείας σε μια αναλυτική έκδοση επέτρεψε στους επιστήμονες να εκτελέσουν ακόμη περισσότερες προσομοιώσεις και επίσης να κάνουν συλλογισμούς βασισμένους σε τεράστιες ποσότητες πληροφοριών που δημιουργήθηκαν από την έκδοση. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι αυτές οι αυθαίρετες στάσεις ερυθρών κυττάρων πρόσθεσαν τις αλλαγές στην οξυγόνωση, διατηρώντας επιπλέον μια σύνδεση μεταξύ της κυκλοφορίας των ερυθρών κυττάρων μέσω των φλεβών και επίσης των μικρών προσαρμογών στην οξυγόνωση που δημιούργησαν μεγαλύτερες μάζες.

Η καλύτερη αναγνώριση του νόμου της κυκλοφορίας του αίματος και η επιτυχημένη μεταφορά οξυγόνου μπορούν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να ενισχύσουν την κλινική καινοτομία και επίσης να ελέγξουν πηγές καταστάσεων όπως το Αλτσχάιμερ, σύμφωνα με τον Drew Ενώ οι επιστήμονες καθόρισαν τον διαδικτυακό σύνδεσμο μεταξύ μεταφοράς ερυθρών κυττάρων και οξυγόνωσης, πρόσθετη έρευνα απαιτείται μελέτη για τον έλεγχο πρόσθετων παραγόντων στις αλλαγές οξυγόνωσης που μπορεί να συμβάλλουν σε νευροεκφυλιστικές καταστάσεις.

Ο Kyle Gheres, φοιτητής στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών στο Molecular Cellular και επίσης Integrative Biosciences, προστέθηκε επίσης σε αυτό το άρθρο. Ο Qingguang Zhang, βοηθός καθηγητής ερευνητικής μελέτης επιστημονικής έρευνας σχεδιασμού και τεχνικοί, ενήργησε ως πρώτος συγγραφέας στο χαρτί. Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας.