El flujo sanguíneo adecuado suministra oxígeno y nutrientes al cerebro, pero la oxigenación tiende a fluctuar de manera distinta y constante. Sin embargo, la raíz de esta actividad variada no se conoce bien.
Ahora, los investigadores de Penn State han identificado una causa de las fluctuaciones: la aleatoriedad inherente en la velocidad de flujo de los glóbulos rojos a través de pequeños vasos sanguíneos llamados capilares. Según los investigadores, esta aleatoriedad podría tener implicaciones potenciales para comprender la acumulación biológicamecanismos subyacentes a las enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer. Publicaron sus hallazgos en PLOS Biología hoy 15 de julio.
"Estas fluctuaciones de oxigenación también ocurren en otros tejidos, como los músculos", dijo Patrick Drew, profesor adjunto distinguido de Ciencias de la Ingeniería y Mecánica, Neurocirugía e Ingeniería Biomédica de Huck. La pregunta que teníamos era: ¿Estas fluctuaciones son causadas por la actividad neuronal?¿o algo mas?"
Las fluctuaciones se asemejan al ruido similar a 1 / f, un patrón estadístico que muestra grandes fluctuaciones compuestas por muchas fluctuaciones pequeñas y que ocurren naturalmente en una variedad de fenómenos, desde los precios del mercado de valores hasta las alturas de los ríos. Los investigadores investigaron las fluctuaciones en ratones debidoa las similitudes de sus cerebros con los de los humanos, según Drew, quien también se desempeña como director asociado del Penn State Neuroscience Institute.
Primero, los investigadores monitorearon el flujo sanguíneo, la oxigenación y las señales eléctricas producidas por la actividad cerebral, la primera vez que se rastrearon los dos últimos simultáneamente, según Drew, en ratones despiertos. Recopilaron los datos mientras los ratones se movían en uncinta de correr esférica por hasta 40 minutos a la vez.
A continuación, para investigar la relación entre la actividad cerebral y las fluctuaciones de oxigenación, los investigadores utilizaron compuestos farmacológicos para silenciar de forma temporal y reversible las señales neuronales en los cerebros de los ratones. A pesar del silenciamiento, las fluctuaciones continuaron, mostrando poca correlación entre la actividad neuronal y la oxigenación.
El paso de glóbulos rojos, sin embargo, contó una historia diferente. Utilizando microscopía de escaneo láser de dos fotones, una técnica de imagen utilizada para visualizar células en el interior del tejido vivo, los investigadores pudieron visualizar el paso de glóbulos rojos individuales a través de los capilares.
"Es como el tráfico", dijo Drew. "A veces pasan muchos coches y el tráfico se atasca, ya veces no. Y los glóbulos rojos van en cualquier dirección cuando se acercan a un cruce, así queeste flujo aleatorio puede provocar cuellos de botella y paradas en el buque ".
La importación de datos experimentales en un modelo estadístico permitió a los investigadores ejecutar más simulaciones y hacer inferencias basadas en cantidades masivas de datos producidos por el modelo. Los investigadores descubrieron que estas interrupciones aleatorias de glóbulos rojos contribuían a las fluctuaciones en la oxigenación, lo que respalda aún más unrelación entre el flujo de glóbulos rojos a través de los capilares y los pequeños cambios en la oxigenación que formaron tendencias más grandes.
Comprender mejor la regulación del flujo sanguíneo y el transporte posterior de oxígeno puede ayudar a los investigadores a mejorar la tecnología médica y explorar las causas de enfermedades como el Alzheimer, según Drew. Si bien los investigadores identificaron el vínculo entre el transporte de glóbulos rojos y la oxigenación, se necesitan más investigacionesnecesario para investigar los contribuyentes adicionales a las fluctuaciones de oxigenación que podrían desempeñar un papel en las enfermedades neurodegenerativas.
Kyle Gheres, un estudiante de posgrado en el Programa de Posgrado interuniversitario en Biociencias Moleculares Celulares e Integrativas, también contribuyó a este artículo. Qingguang Zhang, profesor asistente de investigación de ingeniería y mecánica, fue el primer autor del artículo. Este trabajo fue apoyadopor los Institutos Nacionales de Salud.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Penn State . Original escrito por Gabrielle Stewart. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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