Wenn eine Gruppe unserer Neuronen aktiviert und dachte intensiv über ein mathematisches problem oder die leuchtenden Farben einer exotischen Blume, innerhalb einer einzigen Sekunde Blutfluss in die Gehirn-Zellen erhöht ein bisschen.
Diese Beule in blood flow ist ein Weg, das Gehirn sorgt dafür, dass die besonders aktiven Neuronen erhalten genug Blut und Sauerstoff und Nährstoffen, die es trägt, sagt Dr. Philip O’Herron, neurovaskuläre Physiologen in der Abteilung der Physiologie an der Medical College of Georgia in Augusta-Universität.
Es nennt sich funktionelle Hyperämie und es ist eine regelmäßige auftreten, die scheint auch helfen, das Gehirn besser Ziel es ist, die Verwendung von “teuer” Blut, sagt O’Herron.
“Das Gehirn verbraucht eine Menge Energie, aber wenn Neuronen aktiviert werden, verbrauchen Sie mehr Energie, als wenn Sie schweigen,” O’Herron sagt. “Die Zunahme des Blutflusses nötig, die Energie ist ziemlich klein-oft nur ein paar Prozent erhöhen-im Gegensatz zu der Menge an Blut, die bereits da.”
Aber auch die kleine Erhöhung kann sich ein wenig wie overkill zu Wissenschaftlern wie O’Herron Erforschung der Gehirn-Physiologie. Er ist unter den Wissenschaftlern, die gesehen haben, wie nicht nur die aktivierten Neuronen, die immer mehr Blut und Sauerstoff, aber so ist es auch in der Nähe Gewebe, die keine klare Beteiligung. Es scheint, dass auch das feuern Gehirn-Zellen sind immer mehr als benötigt, da der Sauerstoff im Blut zu bleiben, höher als die norm über den Punkt der Aktion.
O’Herron hat, erhielt einen zwei-Jahres -, $420,000 Sondierungs/Entwicklungs Research Grant von den Nationalen Instituten der Gesundheit, die es ihm ermöglichen, erfahren Sie mehr über diese Natürliche, gemeinsame Antwort, einschließlich der Frage, wie neuronale Aktivität treibt den Blutfluss erhöht, wie wichtig die Erhöhungen sind für die Gesundheit und das ordnungsgemäße funktionieren der Neuronen und ob es wirklich overkill.
Vorteile besser zu verstehen, könnte auch eine bessere Interpretation der Ergebnisse von Jahrzehnte alten imaging-Technologie namens funktionelle MRI oder fMRI basiert auf der Prämisse, dass erhöhte neuronale Aktivität auf die Blut-und Sauerstoff-flow für die region und wird derzeit verwendet, um zu erkunden, Probleme wie Hirntumoren und Epilepsie. Es könnte auch damit beginnen, zu klären, ob funktionelle Hyperämie ist eine der Fähigkeiten, die schief im Erkrankungen des Gehirns, wo die Blutzirkulation gefährdet ist, wie Schlaganfall und Alzheimer-Krankheit.
“Niemand kennt das genaue link zwischen neuronaler Aktivität und den Blutfluss verändern,” O’Herron sagt. “Obwohl das vaskuläre system, die Reaktion auf neuronale Aktivität mag wie overkill, biologische Systeme sind selten verschwenderisch, so dass wir fehlen einige wichtige Einblicke in die funktionelle Hyperämie. Es gibt wohl einen guten Grund dafür, und das ist eines der Dinge, die würden wir gerne herausfinden.”
Er stellt die Hypothese auf, dass die scheinbaren overkill ist ein Ergebnis, wie Blutgefäße miteinander kommunizieren, um mehr Blut zu den aktiven Regionen. Großen Blutgefäße auf der Oberfläche unseres Gehirns, das Futter immer weniger diejenigen, die eintauchen und direkt füttern Gehirn Gewebe. Wenn Sie eines der kleinen, Tauchen Schiffe Sinne erhöhte neuronale Aktivität, fragt er den größeren Blutgefäß für die Hilfe, eine Nachricht, die mitschwingen muss, über eine lange Distanz, und die Blutgefäße Fütterung in der Nähe Gewebe, können auch immer diese Nachricht. “Wir wissen nur noch nicht,” O’Herron sagt.
Mit dieser neuen grant-er ist zusammen mit dem ehemaligen Kollegen an der Medical University of South Carolina, entwickelten eine genetisch veränderte Maus, deren Blut-Gefäß-Größe durch Licht gesteuert werden kann. , Maus, ermöglicht es ihm, beschränken die Menge an Blut kommen in einer aktiven Hirnregion und untersuchen, was passiert, auf die Neuronen.
Er ist die Visualisierung sowohl der Neuronen und der Blutfluss über ein kleines Loch im Schädel mit Hilfe der zwei-Photonen-Mikroskop, das die Dinge sehen kann, bis zu 1 Mikron, oder über .00004 Zoll. Neuronen im Gehirn in der Regel reichen in der Größe von etwa 4 Mikrometer bis 100, und die roten Blutkörperchen, transportieren Sauerstoff sind etwa 5 Mikron.
Während ein Mitglied der Fakultät an der MUSC im Jahr 2016, O’Herron war der erste Autor auf eine Studie in der Fachzeitschrift Nature, dass war unter den ersten veröffentlichten berichten, die eine größere als die erwartete hirnareal erhält, erhöht den Blutfluss in Reaktion auf erhöhte neuronale Aktivität.
die fMRT als indirekte Blick auf die Lage und das Niveau der aktiven Neuronen, vor allem durch die Messung von änderungen im Zusammenhang mit der Durchblutung. Es war eigentlich fMRT, half zeigen, dass das neuron mit erhöhter Aktivität Sauerstoff-Spiegel tatsächlich erhöhen. Es wurde erwartet, dass die Sauerstoff-Niveaus würde statt Abnahme aktive Bereiche, da beschäftigt Neuronen wurden mit mehr Sauerstoff.
Das protein Hämoglobin im inneren der roten Blutzellen transportiert Sauerstoff und Hämoglobin, das trägt Sauerstoff hat andere magnetische Eigenschaften als Hämoglobin, das hat schon gegeben, das ist, was fMRI nimmt.
Blutfluss Antwort ist tatsächlich langsamer als die neuron-Antwort, so dauert es vielleicht fünf Sekunden wird der Blutfluss auf einen Gipfel und noch 15 Sekunden zu gehen, zurück zur Grundlinie, sagt O’Herron, deren grundlegende wissenschaftliche Studien zeigen, dass die Durchblutung Tarife bleiben erhöhte etwas länger als die neuronale Aktivierung, die veranlasste.
Verschiedene Teile unseres Gehirns sind-und ausschalten die ganze Zeit, O’Herron notes, and blood flow ist sehr konstant in einem gesunden Gehirn, es ist also eine erhebliche Impulse, die fahren neuron Aktivität Weg nach oben und Durchblutung etwas nach oben, sagt er.
In Krankheit, einige denken, dass das neuron Schäden, die bei der Alzheimer-Demenz , zum Beispiel, wird von den Zellen des Gehirns nicht immer die Blut-und Sauerstoff, den Sie brauchen, und die Verletzung ist noch nicht in der Lage, deaktivieren Sie das resultierende Schäden aufgrund ausreichender Strömung auch benötigt, um Weg von Nebenprodukten. Denken andere, dass die neuronalen Schäden kommt zuerst. Also eines der vielen Dinge, O’Herron wissen will, ist, wenn die Mäuse in seinen Studien beginnen, um zu schauen, wie ein Alzheimer-Modell. Tun die Neuronen weniger reaktionsschnell Weg, sogar sterben, ohne diese Natürliche Steigerung der Durchblutung, der angezeigt wird, wie overkill?
