Eine neue Methode zur Messung und Abbildung , wie schnell Blutströmeim Gehirn könnte dazu beitragen, Ärzte und Forscher besser verstehen, wie Drogenmissbrauch beeinflusst das Gehirn , die bei der Verbesserung der Gehirn - Krebs Operation und Tissue Engineering helfen können , und führen zu besseren Behandlungsmöglichkeiten für ehemalige Drogen Süchtige . Die neue Methode , die von einem Team von Forschern aus Stony Brook University in New York, USA und der US National Institutes of Health entwickelt , wurde in der optischen Society (OSA) veröffentlicht Open-Zugang Zeitschrift Biomedical Optics Express .
Die Forscher zeigten ihre Technik mit Hilfe eines laserbasierten Methode zur Messung , wie Kokain stört den Blutfluss im Gehirn von Mäusen. Die resultierenden Bilder sind die ersten ihrer Art , die direkt und klar zu dokumentieren solche Effekte , so Co-Autor Yingtian Pan , Associate Professor in der Abteilung für Biomedizinische Technik an der Stony Brook University . "Wir zeigen, dass die Mengenstrom -Bildgebung kann viele nützliche physiologische und funktionelle Informationen, die wir haben keinen Zugriff auf zuvor zu bieten", sagt er.
Drogen wie Kokain kann Aneurysma ähnlichen Blutungen verursachen und Schlaganfälle , Aber die genauen Details , was passiert , die Blutgefäße des Gehirns haben, blieb schwer - zum Teil, weil aktuelle Imaging-Tools werden in dem, was sie sehen können, begrenzt ist, sagt Pan . Aber mit ihren neuen und verbesserten Methoden war das Team in der Lage, genau zu beobachten, wie Kokain wirkt sich auf die kleinen Blutgefäße in einem Maushirn . Die Bilder zeigen, dass nach 30 Tagen des chronischen Kokain -Injektion oder sogar schon nach wiederholten akuten Injektion von Kokain, es gibt einen dramatischen Rückgang der Blutströmungsgeschwindigkeit. Die Forscher waren , zum ersten Mal in der Lage, Kokain -induzierte microischemia , wenn der Blutfluss abgeschaltet identifiziert - eine Vorstufe zu einem Schlaganfall.
Messung des Blutflusses ist von entscheidender Bedeutung für das Verständnis , wie das Gehirn funktioniert, ob Sie ein Gehirnchirurg oder ein Neurowissenschaftler untersuchen, wie Drogen oder Krankheit Einfluss Gehirn sind Physiologie , Den Stoffwechsel und die Funktion , sagte Pan . Techniken wie die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRI) eine gute Übersichtskarte der Strömung des sauerstoffarmes Blut , aber sie haben nicht eine ausreichend hohe Auflösung zu untersuchen, was in kleinen Blutgefäße genannt Kapillaren passiert. Währenddessen können andere Methoden wie die Zwei-Photonen- Mikroskopie, die die Bewegung der roten Blutzellen , die mit Fluoreszenzfarbstoffen markierte Spuren , haben einen kleinen Sichtfeld, das nur wenige Maßnahmen Gefäße zu einer Zeit eher als den Blutfluss in den zerebrovaskulären Netzwerken.
In den letzten Jahren haben Forscher einschließlich Pan und seine Kollegen eine andere Methode namens optische KohärenztomographieDoppler (ODT ) entwickelt. Bei dieser Technik wird Laserlicht trifft auf die bewegten Blutkörperchen und prallt zurück . Durch die Messung der Frequenzverschiebung des reflektierten Lichts ist - die gleiche Doppler-Effekt , der den Anstieg oder Rückgang von einer Sirene Tonhöhe bewirkt , wie es zu oder weg von Ihnen können die Forscher bestimmen, wie schnell das Blut fließt bewegt .
Es stellt sich heraus , dass ODT bietet ein breites Sichtfeld mit hoher Auflösung . "Meines Wissens ist dies eine einzigartige Technologie , die beides kann ", sagte Pan . Und es erfordert nicht fluoreszierenden Farbstoffen, die schädliche Nebenwirkungen in menschlichen Patienten auslösen kann oder lassen unerwünschte Artefakte - von Interaktionen mit einem Wirkstoff, der getestet , zum Beispiel - wenn zum Abbilden tierischen Gehirn verwendet .
Zwei Probleme bei herkömmlichen ODT jetzt sind jedoch , dass es nur die gegenüber einem begrenzten Bereich der Blutströmungsgeschwindigkeitund nicht empfindlich genug , um eine langsame Kapillare Ströme erfassen , erläutert Pan. Neues in der heutigen Biomedical Optics Express Papier beschriebenen Methode der Forscher enthält eine neue Bearbeitungsverfahren genannt Phase Aufsummierung , die den Bereich erstreckt und ermöglicht die Abbildung Kapillare fließt .
Eine weitere Einschränkung herkömmlicher ODT ist, dass es nicht funktioniert, wenn das Blutgefäß senkrecht zu den ankommenden Laserstrahl . In einem Bild , würde der Teil des Behälters , die senkrecht zu der Sichtlinie nicht sichtbar ist , anstatt zu dunkel erscheinen . Aber durch die Verfolgung der Blutgefäß , wie es sich neigt oder unten in der Nähe dieses dunklen Fleck , entwickelten die Forscher einen Weg, um diese Informationen verwenden, um die fehlenden Daten genauer zu interpolieren.
ODT kann nur nach unten zu sehen , um 1 bis 1,5 Millimeter unter der Oberfläche , so dass die Methode beschränkt sich auf kleinere Tiere , wenn Forscher wollen in tiefere Teile des Gehirns zu untersuchen. Aber Pan sagt , würde es immer noch nützlich sein, wenn das Gehirn im Operationsraum ausgesetzt ist, um Chirurgen operieren auf Tumoren , zum Beispiel.
Die neue Methode ist am besten geeignet , um bei kleinen Blutgefäße und Netzwerken suchen , so kann es zu Bild die Kapillaren in die Augen als auch verwendet werden. Bio-Ingenieure können es auch verwenden , um das Wachstum neuer Blutgefäße bei der Projektierung Gewebe zu überwachen , sagte Pan . Zusätzlich könnte Informationen über den Blutfluss im Gehirn auch zur Entwicklung von neuen Behandlungsmethoden zur Rückgewinnung von Drogensüchtigen eingesetzt werden.