{youtube}1TCXm0wCgiQ{/youtube}

Denna video visar en bild av att sprida depression-spridande depolarisering-i en råtthjärna. Bilden på toppen visar spridd depression utan något ingrepp. Bilden längst ned visar spridningsdepression med elektrisk strömintervention. Fältet sprider djupare men inte så långt på hjärnans yta, vilket väsentligen skär av spridningsdepressionens progression.

Forskare har identifierat den elektriska aktiviteten som är specifik för migränens början och visat ett sätt att stoppa det i djurförsök.

"Beslag och migrän är två mycket olika tillstånd i hjärnan", säger Steven J. Schiff, professor i ingenjörsvetenskap inom neurokirurgi, ingenjörsvetenskap och mekanik och fysik vid Penn State.

"Vi fann att den spridande depolarisationen, även kallad spridningsdepression, ses i migrän är ett grundläggande biofysiskt fenomen och du kan stoppa det med elektrisk ström. Det är märkligt att det är motsatt riktning av elektrisk ström som används för att stänga av anfall, säger Schiff.

"Den elektriska aktiviteten i hjärnan som orsakar auraen är som en rullande blackout ..."

Forskarna har inte botat migrän, men de är närmare att förstå mekanismen i hjärnan som orsakar början, eller auror, av dessa huvudvärk, vilket påverkar ungefär 10-procenten av män och 22 procent av kvinnor, enligt Center for Disease Kontrollera.

Genomförande av experiment motiverade av beräkningsmodeller av biofysik för att sprida depolarisation, visade forskarna framgångsrikt modulering, undertryckande och förebyggande av spridning av depolarisering i råtthjärnskivor.

"Den elektriska aktiviteten i hjärnan som orsakar auraen är som en rullande blackout", säger Andrew J. Whalen, postdoktor vid universitetets centrum för neuroteknik. "Det är inte bara en enda cell, men en kedjereaktion som rör sig över hjärnan och orsakar svullnad, och det tar människor ett tag att återhämta sig."

Många migrän drabbas först av denna visuella aura innan huvudvärk börjar. Schiff och hans team riktade sig mot den elektriska aktiviteten som orsakar auraen, eftersom det är grundläggande för att starta migränen.

Till vänster visar de optiska bilderna vågen av spridd depolarisering i hjärnan; i mitten visar bilden snabbare och dra till vågens yta med negativ ström; och till höger visar bilden bilden av vågens häktning med hävning av förökningen, till höger. (Kredit: Schiff Lab / Penn State)

Forskare vet att förändring av saltkoncentrationen i hjärnan kan förändra hjärnans elektriska processer. Genom att ändra kaliumkoncentrationerna i hjärnan kan forskarna utlösa spridning av depolarisering.

De involverade hjärncellerna har en central kropp som kallas somaen och en lång, antennliknande arm som heter dendriten. De två ändarna tillåter forskarna att polarisera cellerna med en elektrisk ström-positiv laddning ackumuleras i ena änden och negativa laddningar ackumuleras på den andra. Detta låter dem använda en elektrisk ström för att försöka modulera hjärncellsaktivitet.

"... vi kan göra det värre med en ström och vi kan göra det bättre med motsatt ström ..."

"Vi trodde att om vi slutade den inledande fasen, auraen, skulle vi sluta vila," säger Schiff. "Vi slutade oss slutligen att avgiften som var nödvändig för att stoppa spridningsdepressionen var motsatt till vad vi antog. När vi väl valt den motsatta laddningen, stoppade fenomenets progression. Allt detta gavs i slutändan, eftersom anfall och migrän börjar vid motsatta ändar av hjärncellerna. "

Forskarna kunde använda en positiv laddning för att stoppa spridningspolarisationen. Bildbehandling av råttens hjärnskivor visar att migränaktiviteten rör sig djupare in i hjärnan, där den inte längre kan föröka sig, vilket slutar sluta episoden.

"Vi kom fram med en biofysisk förståelse och den gäller den grundläggande fysiologin hos auraen, och vi kan göra det värre med en ström och vi kan göra det bättre med motsatt ström", säger Schiff.

Tillämpning av polarisation som detta kan säkert utföras i människans hjärna, och denna strategi kan testas i kliniska prövningar med migrän. Men den fulla migrän som upplevs av patienter blir mer komplicerad efter initiala aura.

"Man vill kunna fixa hjärnan så att den inte är mottaglig för migrän eller anfall," säger Bruce J. Gluckman, professor i ingenjörsvetenskap och mekanik, neurokirurgi och bioengineering och biträdande chef för Centrum för neuroteknik. "Att inte behöva kontrollera migrän eller sprida depression när det börjar. För tillfället är detta ett grundläggande resultat som rör oss närmare att kunna ingripa på ett viktigt sätt för detta tillstånd. "

Forskningen förekommer i Vetenskapsrapporter.

Forskare från University of Electronic Science and Technology i Kina; Penn State; och Humboldt University of Berlin, Tyskland bidrog också till arbetet.

Det amerikanska-tyska samarbetsprogrammet Research in Computational Neuroscience Programmet av National Institutes of Health; Bundesministerium für Bildung und Forschung; och det nationella institutet för hälsa BRAIN-initiativet stödde detta arbete. Forskarna har lämnat in ett provisoriskt patent på detta arbete.

Källa: Penn State

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon