Modelele de calculatoare cu leziuni cerebrale mapează vasele de sânge ale creierului la cea mai înaltă rezoluție de până acum

Modelele de calculatoare cu leziuni cerebrale mapează vasele de sânge ale creierului la cea mai înaltă rezoluție de până acum

Cercetătorii imperiali au creat un model de computer pentru leziuni cerebrale traumatice (TBI) care mapează vasele de sânge într-un creier de șobolan la cea mai înaltă rezoluție de până acum.

Ei spun că modelele ar putea ajuta la îmbunătățirea înțelegerii noastre asupra modului în care vasele de sânge sunt afectate de TBI, precum și efectele sale asupra stratului protector care le acoperă, cunoscut sub numele de bariera hematoencefalică (BBB), care protejează creierul de moleculele circulante dăunătoare și agenții patogeni. .

Dacă metodele se traduc bine în creierul uman, ele ne-ar putea ajuta să ne îmbunătățim înțelegerea modului în care se dezvoltă TBI și cum să tratăm și să protejăm cel mai bine împotriva lor. Simulările ar putea chiar ajuta la înlocuirea modelelor animale de TBI, reducând potențial utilizarea animalelor în cercetarea creierului.

TBI sunt cea mai frecventă cauză de dizabilitate cronică la copiii cu vârsta sub 40 de ani și rezultă din lovituri sau zguduituri severe la cap - de obicei în timpul incidentelor de trafic rutier, căderilor și agresiunilor. Simptomele pot include dureri de cap, amețeli, oboseală, iritabilitate și tulburări de memorie.

Începând de la locul impactului, forțele mecanice se deplasează în unde prin creier, răsucindu-se, întinzându-se și forțând structurile creierului pe măsură ce leziunile cad în cascadă. Se știe că aceste forțe afectează vasele de sânge, dar detaliile mai fine ale relației dintre forțele mecanice și leziunile vasculare nu sunt încă fixate.

Acum, cercetătorii de la Imperial College din Londra au creat un model computerizat de TBI care mapează rețeaua de vase din creier - numită vasculatură - la cea mai înaltă rezoluție de până acum, încorporând vase cerebrale de șobolan cu doar 10 microni în diametru.

Folosind modelele, au descoperit că vasele de sânge adiacente susțin niveluri de stres profund diferite, în funcție de alinierea lor cu cele vecine. Vasele de sânge la unghiuri de 90 ° față de altele au fost mai puțin susceptibile de a fi deteriorate, iar vasele ar putea fi întinse până la 14 la sută din lungimea lor inițială fără rănire, în timp ce întinderea cu mai mult de această cantitate ar duce la rănire.

Autorul principal, dr. Siamak Khosroshahi, care a condus lucrările în timp ce la Imperial's Dyson School of Design Engineering a spus: „Abordarea noastră unică explică rolul nerecunoscut al anatomiei vasculare și al forțelor de forfecare în modul în care forțele mari cad în cascadă prin creier. Această nouă înțelegere ar putea contribui la îmbunătățirea diagnosticului și prevenirii TBI. ”

Gradul în care BBB lasă moleculele să intre în creier este cunoscut sub numele de permeabilitate. Bariera poate deveni mai permeabilă după rănire, făcând mai probabil să lase moleculele pro-inflamatorii să ajungă la creier și să introducă leziuni suplimentare.

Co-autor dr. Magdalena Sastre de la Departamentul de Stiinte ale Creierului a spus: Investigarea daunelor vasculare in leziuni ale capului este important, deoarece o bariera hemato-encefalica deteriorata poate lasa moleculele daunatoare in care agraveaza leziunea initiala.

Prin utilizarea modelelor de șobolan de TBI, autorii au demonstrat că o permeabilitate mai mare a BBB apare în TBI ca rezultat al întreruperii vasculaturii și că acest lucru este cel mai evident imediat după leziune.

Din aceste informații au creat modele de creier digital la o rezoluție suficient de mare pentru a evidenția vasculatura. Au descoperit că modelele computerizate le-au permis să prezică cu precizie distribuția stresului în vasele mici de sânge ale creierului șobolanilor. Modelele le-au permis, de asemenea, să încetinească timpul pentru a privi mai atent detaliile TBI.

Modelele de calculatoare cu leziuni cerebrale mapează vasele de sânge ale creierului la cea mai înaltă rezoluție de până acum

Autorul principal, Dr. Mazdak Ghajari, de asemenea de la Imperial Dyson School of Design Engineering, a spus: „Vătămarea se produce într-o fracțiune de secundă, ceea ce face dificilă observarea exactă a ceea ce se întâmplă. Prin încetinirea procesului, putem identifica exact ce zone cerebrale suferă cele mai multe daune și putem înțelege de ce. ”

Co-autorul profesorului David Sharp, de asemenea, al Departamentului de Științe ale Creierului, a declarat: „Acest nou model interesant oferă informații despre modul în care leziunile capului duc la hemoragia creierului. Centrele noastre majore de traume sunt pregătite pentru gestionarea rapidă a sângerărilor din craniu, deoarece acest lucru poate pune viața în pericol. Cu toate acestea, nu înțelegem cum leziunile capului produc diferite tipuri de sângerări, ceea ce ne limitează capacitatea de a prezice ce tipuri de leziuni ale capului pot duce la hemoragie. Dezvoltarea acestui model este un pas important în înțelegerea acestui proces important. ”

Noile simulări pe computer de înaltă rezoluție ar putea oferi un plan pentru studierea TBI folosind mai multe computere și mai puține modele animale, în conformitate cu principiile de înlocuire, reducere și rafinament (3R) în cercetarea animalelor.

Cercetătorii spun că modelele lor ar putea oferi, de asemenea, o modalitate mai obiectivă de evaluare a sistemelor de protecție precum căștile. Studii viitoare pe oameni care includ reconstrucții detaliate ale biomecanicii TBI sunt, de asemenea, necesare pentru a confirma constatările înainte de a le utiliza pentru a prezice riscul de rănire la om.

Înțelegerea îmbunătățită a BBB ar putea ajuta, de asemenea, la cercetări suplimentare în furnizarea de medicamente pentru medicamente specifice creierului.

Acest studiu a fost finanțat de Wellcome Trust și Royal British Legion Center for Blast Injury Studies la Imperial College London.

„Modelarea pe mai multe niveluri a leziunilor cerebrovasculare relevă rolul anatomiei vasculare și al forțelor parenchimale de forfecare” de Siamak Farajzadeh Khosroshahi și colab., Publicat la 21 iunie 2021 în Rapoarte științifice.

Dorim să vă informăm despre un alt proiect foarte interesant care ajută la câștigarea banilor în lumea modernă: Semnale de tranzacționare despre pompa de criptomonede viitoare pe Binance schimb de pe canalul Telegram secret al investitorilor. Urmăriți pe YouTube despre semnalele criptopompei și comercianții club VIP.