Neue Methode könnte helfen, die ärzte besser zu verstehen, wie Drogenmissbrauch das Gehirn beeinflußt


Neue bildgebende Technik, die zeigt, wie Kokain heruntergefahren Blutfluss im Maus-Gehirn

Eine neue Methode zur Messung und imaging, wie schnell das Blut fließt im Gehirn helfen könnte, ärzte und Forscher besser verstehen, wie Drogenmissbrauch das Gehirn beeinflußt, die möglicherweise Hilfe bei der Verbesserung der Gehirn-Krebs Operation und tissue engineering, und führen zu bessere Behandlungsmöglichkeiten für die Wiederherstellung von Drogenabhängigen. Die neue Methode, entwickelt von einem team von Forschern von der Stony Brook University in New York, USA, und die US-Nationalen Institute der Gesundheit, wurde heute veröffentlicht in Der Optischen Gesellschaft (OSA) open-Zugang Zeitschrift Biomedical Optics Express.

Die Forscher demonstrierten Ihre Technik durch die Verwendung eines laser-basierte Methode der Messung, wie Kokain stört den Blutfluss im Gehirn von Mäusen. Die resultierenden Bilder sind die ersten Ihrer Art, die direkt und klar dokumentieren solche Effekte, laut co-Autor Yingtian Pan, associate professor in der Abteilung der Biomedizinischen Technik an der Steinigen Bach-Universität. „Wir zeigen, dass quantitative flow imaging kann eine Menge von nützlichen physiologischen und funktionellen Informationen, die wir hatten nicht Zugang zu vor“, sagt er.

Drogen wie Kokain kann die Ursache Aneurysma-wie Blutungen und Schlaganfälle, aber die genauen details, was passiert mit dem Gehirn Blutgefäße haben, blieb schwer zu fassen-zum Teil, weil aktuelle imaging-tools sind beschränkt in dem, was Sie sehen können, Pan sagt. Aber mit Ihren neuen und verbesserten Methoden, das team war in der Lage zu beobachten, genau, wie Kokain wirkt sich auf die winzigen Blutgefäße im Gehirns einer Maus. Die Bilder zeigen, dass nach 30 Tagen des chronischen Kokain-Injektion oder auch nach wiederholten akuten Injektion von Kokain, es gibt einen dramatischen Rückgang der Blutfluss-Geschwindigkeit. Die Forscher waren erstmals in der Lage, zu identifizieren, Kokain-induzierte microischemia, wenn der Blutfluss ist heruntergefahren-eine Vorstufe zu einem Schlaganfall.

Messung der Durchblutung ist entscheidend für das Verständnis, wie das Gehirn funktioniert, ob Sie ein Gehirn Chirurg oder ein Neurowissenschaftler untersuchen, wie Medikamente oder Krankheit Einfluss auf Gehirn-Physiologie, Metabolismus und Funktion, Pan sagte. Techniken wie die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) eine gute Allgemeine Karte der Fluss von Blut sauerstoffarmes, aber Sie haben nicht eine ausreichend hohe Auflösung zu untersuchen, was passiert, in winzige Blutgefäße genannt Kapillaren. In der Zwischenzeit, andere Methoden, wie zwei-Photonen-Mikroskopie, die Spuren der Bewegung der roten Blutkörperchen gekennzeichnet, die mit fluoreszierenden Farbstoffen, hab ein kleines field of view, die misst nur die paar Schiffe in einer Zeit statt, die Strömung von Blut in die zerebrale Netzwerke.

In den letzten paar Jahren haben Forscher einschließlich Pan und seine Kollegen entwickelt haben, eine weitere Methode namens optische Kohärenz Doppler-Tomographie (ODT). Bei diesem Verfahren wird laser-Licht trifft auf die bewegten Blutkörperchen und prallt zurück. Durch die Messung der Verschiebung im reflektierten Licht die Frequenz, die gleiche Doppler-Effekt bewirkt, dass das steigen oder fallen einer Sirene die Tonhöhe, wie es bewegt sich in Richtung oder Weg von Ihnen-können die Forscher bestimmen, wie schnell das Blut fließt.

Es stellt sich heraus, dass ODT bietet ein breites Sichtfeld mit hoher Auflösung. „Meines Wissens ist dies eine einzigartige Technologie, die beides kann“, meinte Pan. Und, ist es nicht erforderlich, fluoreszierende Farbstoffe, die auslösen können schädliche Nebenwirkungen in menschlichen Patienten oder verlassen, unerwünschte Artefakte-durch Wechselwirkungen mit einem Medikament wird getestet, wenn wir zum Beispiel für die Bildgebung verwendet Gehirne von Tieren.

Zwei Probleme, die mit herkömmlichen ODT jetzt, jedoch, dass es nur empfindlich auf einen begrenzten Bereich im Blut-flow-Geschwindigkeiten und nicht empfindlich genug, zu erkennen, langsame Kapillare fließt, Pan erklärt. Die Forscher, die neue Methode beschrieben, in der heutigen Biomedical Optics Express Papier enthält eine neue processing Methode aufgerufen phase Summierung, erweitert die Produktpalette und ermöglicht für die Bildgebung Kapillare fließt.

Eine weitere Einschränkung herkömmlicher ODT ist, dass es nicht funktioniert, wenn das Blutgefäß ist, die senkrecht zu den ankommenden Laserstrahl. In einem Bild, das ein Teil des Schiffes, die senkrecht zu der Sichtlinie wäre nicht sichtbar, statt dessen erscheinen dunkel. Aber durch die Verfolgung der Blutgefäße, wie es Pisten nach oben oder unten in der Nähe dieses dunklen Fleck, entwickelten die Forscher einen Weg, um die Informationen verwenden, interpolieren die fehlenden Daten genauer.

ODT kann nur sehen, unten 1-1.5 Millimeter unterhalb der Oberfläche, so ist die Methode beschränkt sich auf kleinere Tiere, wenn wollen die Forscher Sonde in den tieferen teilen des Gehirns. Aber, Pan sagt, es würde noch nützlich sein, wenn das Gehirn ausgesetzt in der op, um zu helfen, die Chirurgen operieren, zum Beispiel.

Die neue Methode ist am besten geeignet, um Blick auf kleine Blutgefäße und Netzwerke, so kann es verwendet werden, um Bild die Kapillaren im Auge auch. Biotechnologen Kenntnisse können es auch verwenden, um zu überwachen das Wachstum neuer Blutgefäße bei der Konstruktion des Gewebes, Pan sagte. Darüber hinaus werden Informationen über den Blutfluss im Gehirn könnte auch angewendet werden, um die Entwicklung neuer Therapie-Optionen für die Wiederherstellung von Drogenabhängigen.

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