Cercetarea creierului Valuri gigantice fatale în cap - cunoștințe - Tagesspiegel Mobil
Uneori celulele creierului se descarcă masiv. Măsurarea asta din exterior ar putea salva vieți. Neurologii sunt pe urmele furtunilor în cap.
A fost o zi dificilă pentru Jed Hartings de la clinica de neurochirurgie de la Universitatea din Cincinnati. La începutul anului 2018, a însoțit un muncitor în construcții în vârstă de aproape 30 de ani, care căzuse de la optsprezece metri în adâncime. Diagnostic: leziuni cerebrale traumatice severe cu sângerări interne. Țesutul cerebral se umflă enorm. Pentru ca pacientul să nu moară din cauza creșterii presiunii intracraniene, noii chirurgi i-au deschis craniul pentru a egaliza presiunea, o procedură standard. De asemenea, au așezat un electrod în substanța sa cenușie. Ar trebui să-l ajute pe Hartings să depisteze un anumit fenomen.
Dezastrul de pe monitor
Hartings cercetează valuri uriașe de descărcare în creier. Acestea sunt denumite „Sprearing Depolarization” în engleză tehnică sau „SD” pe scurt. Ele sunt adesea purtători de leziuni ale creierului. Hartings le-a observat și asupra tânărului. La fiecare douăzeci de minute, un val îi inunda țesutul cerebral și paraliza celulele nervoase. A durat trei zile. Hartings cu greu a suportat: „M-am uitat la monitor și am știut că este o catastrofă.” Doctorii sunt neajutorați. Apoi semnalele se sting. Hartings ridică telefonul și informează rudele. Se simte nenorocit. A văzut moartea venind ca un val.
În țesutul celulelor nervoase, valurile uriașe se pot propaga într-un cerc și se pot repeta ritmic. Uneori sunt purtători de migrenă, accident vascular cerebral și, mai presus de toate, daune ireversibile ale țesutului cerebral până la moartea creierului inclusiv. „Doar în ultimii ani a devenit clar ce importanță imensă au”, spune Jens Dreier, neurolog la Berlin Charité. "Vom droga SD într-o zi pentru a preveni mai rău și le vom măsura așa cum măsurăm tensiunea arterială astăzi", crede el.
Celule cerebrale umflate
SD are consecințe devastatoare. Odată cu aceasta, dispare capacitatea zonei capturate de a gândi. Într-o stare sănătoasă, celulele nervoase sunt încărcate și au un potențial de tensiune de -70 milivolți. Acesta este singurul mod în care pot declanșa - și credem. Cu frontul de descărcare, potențialul se prăbușește la 10 milivolți și rămâne în această stare aproape neîncărcată timp de cel puțin un minut bun. Fără gândire, fără percepție.
Odată cu descărcarea, echilibrul materialului din celule se schimbă, de asemenea. Ionii de potasiu curg din celule. Ionii de sodiu, calciu și clorură împing. Celulele sunt prea sărate. Ei atrag apa și se umflă cu 70% peste volumul lor inițial. Descărcarea se răspândește în celulele vecine într-un efect domino.
Cu toate acestea, după câteva minute, celulele nervoase se regenerează de obicei. Pompele cu membrană pornesc și canalizează excesul de sare în afară, astfel încât echilibrul substanței să se normalizeze. Această operațiune de salvare costă multă energie corpului. Și nu reușește atât de des pe cât doriți. „Cu cât un val uriaș cutreieră mai des printr-o regiune celulară, cu atât este mai probabil ca celulele să fie deteriorate ireversibil și să moară”, spune Dreier.
Berlinerul examinează valurile la pacienții care au suferit hemoragii subarahnoidiene la nivelul creierului în timpul unui accident vascular cerebral. Un vas izbucnește și sângele se revarsă între două meningi. Produsele descompuse ale sângelui provoacă adesea accidente vasculare cerebrale după aproximativ șapte zile. Câțiva pacienți mor. Alții supraviețuiesc, dar suferă deficiențe severe.
Dreier știe din mai multe studii efectuate pe câteva zeci de pacienți: în special cu riscul de a mai suferi un accident vascular cerebral sau chiar de a muri sunt cei în creierul cărora se află numeroase valuri gigantice de lungă durată în jurul atacului de cord. La unii pacienți, Dreier a numărat peste o sută. Unele se răspândesc în sensul acelor de ceasornic, altele în sens invers acelor de ceasornic. Este deosebit de ușor pentru fronturile de descărcare în regiunea periferică a unui infarct. Celulele sunt deja afectate. Concentrația ionilor de potasiu este crescută, aportul de oxigen este redus. Rana și valul aparțin împreună.
Valurile nu sunt la fel. SD înainte de o migrenă se răspândește în exterior într-un cerc la trei milimetri pe minut în cortexul vizual. Este ca valul care apare atunci când o piatră cade într-un lac. Fiecare celulă nervoasă este înregistrată o singură dată. Această SD determină modele sclipitoare, zimțate, așa-numita aură, în fața ochilor pacientului.
Electrozi în cap
Fronturile de undă înainte de a doua lovitură, pe de altă parte, se răspândesc întotdeauna în jurul focarului original, maltratând astfel în mod repetat același țesut. Imediat înainte de noua lovitură, se formează un val deosebit de înalt, lent. Schimbarea lor de tensiune este de 45 în loc de 10 milivolți obișnuiți. Mega-valul rămâne în fiecare loc în care ajunge, astfel încât să mânie în creier timp de trei ore și mai mult. „Este fatal și dăunează celulelor atât de mult încât se dezvoltă un nou infarct”, spune Dreier.
Pacienții săi stau adesea în terapie intensivă timp de zece zile, cu electrozii în cap. Dreier îl prinde val după val. Aceste înregistrări au adus, de asemenea, o descoperire surprinzătoare pe care neurologul a făcut-o publică în 2018: înainte ca pacienții să moară, moartea se anunța cu un front masiv de undă care cuprindea zone din ce în ce mai mari ale creierului. „Valurile gigantice în expansiune apar la pragul dintre viață și moarte, dar nu sunt moarte în sine, deoarece țesutul se poate recupera până la un anumit moment în timp, în cazul în care circulația sângelui și astfel alimentarea cu energie reîncepe.”
Multă vreme, cercetările au fost greu luate în serios. „Chiar și astăzi trebuie să le explicați multor medici că valurile nu sunt un fenomen neurologic exotic, ci de zi cu zi”, spune Hartings. Este „incredibil cât de încet se răspândesc noi cunoștințe”.
Descoperit, uitat, redescoperit
Brazilianul Aristides Leão descoperise deja valurile în 1944. Voia să înțeleagă convulsiile în epileptice. El a legat țesutul nervos al iepurilor anesteziați cu un electrod de stimulare și șapte electrozi de plumb. A văzut cum o undă de descărcare se propagă la trei milimetri pe minut după stimulare. Curând a devenit clar că pot fi găsite în toate țesuturile nervoase, fie la șoareci, iepuri sau lăcuste. Dar pentru că nimeni nu a putut să o detecteze în creierul uman în acel moment, cunoștințele au fost uitate.
La începutul noului mileniu, acest lucru s-a schimbat, parțial pentru că neurologul elvețian Nouchine Hadjikhani avea o idee neconvențională. În echipa sa de la Școala de Medicină Harvard din Boston există o suferă de migrenă care este chinuit în mod fiabil de atacuri după un joc intens de baschet. Se anunță cu o aură pronunțată. „Așa că ne-am dus într-un loc lângă institut și ne-am jucat până când a observat jefuitorii, apoi am fugit cu toții la RMN și l-am scanat”, spune Hadjikhani. În scanarea creierului, a văzut o undă imensă care a împins încet înainte din polul din spate al creierului.
Undele de depolarizare măsoară ca tensiunea arterială
Hartings și Dreier lucrează acum la o metodă de detectare a valurilor prin calota craniană. Apoi, ei ar putea înregistra SD nu numai în unitățile de terapie intensivă, ci și la fiecare persoană bolnavă și sănătoasă. Cu toate acestea, până acum, focul normal al celulelor creierului a fost suprapus acestor semnale, care sunt de obicei limitate la zone mici, când electrozii sunt atașați la nivelul scalpului. Hartings crede că doar un program de computer poate filtra această mizerie de semnale.
mai multe despre subiect
Evoluția și dezvoltarea creierului Mutațiile au mărit creierul uman
În cele din urmă, scopul este de a găsi medicamente pentru a opri valul din cap. „Ar fi cu adevărat minunat dacă nu numai să înregistrez valuri, ci și să folosesc datele pentru a face ceva pentru bolnavi”, spune Hartings.