Bestimmen, wie gehirnsäure die gehirnfunktion beeinflusst


Bestimmen, wie gehirnsäure die gehirnfunktion beeinflusst

Eine Studie von Iowa University Neurowissenschaftler John Wemmie, M.D., Ph.D. Und veröffentlicht in der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS) Early Edition zeigt, dass erhöhte Säure oder niedrige pH-Werte mit Panikstörungen, Angst und Depression assoziiert sind und dass Veränderungen in der Säure des Gehirns für die normale Hirnaktivität signifikant sind.

Wemmie, ein UI Associate Professor für Psychiatrie sagt:

"Wir interessieren uns für die Idee, dass sich der pH-Wert im funktionalen Gehirn ändern könnte, weil wir auf der Spur von Rezeptoren, die durch einen niedrigen pH-Wert aktiviert werden, heiß sind. Die Anwesenheit dieser Rezeptoren impliziert die Möglichkeit, dass ein niedriger pH-Wert eine Signalisierung spielen könnte Rolle in der normalen Gehirnfunktion."

Nach seinen Studienbefunden erfordert das Gehirn säureempfindliche Proteine, um normale Angstreaktionen zu erzeugen, sowie für Lernen und Gedächtnis bei Mäusen. Er stellt fest, dass, obwohl es einfach ist, ein Kit zu erhalten, um den pH-Wert (Säure) für Gartenboden zu messen, zum Beispiel gibt es derzeit keine einfachen Tests, die pH-Veränderungen im Gehirn messen können.

In Zusammenarbeit mit Vincent Magnotta, Ph.D., UI Associate Professor für Radiologie, Psychiatrie und Biomedizinische Technik, entwickelte und beurteilte das Team einen neuartigen, nicht-invasiven Ansatz zur Identifizierung und Überwachung von pH-Veränderungen im lebenden Gehirn.

Ihre neuartige MRT-basierte Bildgebungstechnik bietet derzeit den besten Beweis dafür, dass pH-Änderungen in der Tat mit normaler intakter menschlicher Gehirnfunktion auftreten, insbesondere bei der Erkennung globaler Veränderungen im Hirn-pH-Wert bei Mäusen. Sie entdeckten, dass das Signal während des Einatmens von Kohlendioxid anstieg, das Ph-Niveau des Gehirns senkte, was es sauer machte, während Bicarbonat-Injektionen das MRI-Signal verringerten und den pH-Wert des Gehirns erhöhten. Die Beziehung zwischen dem Signal und dem pH-Wert war über dem getesteten Bereich linear.

Bezeichnenderweise scheint der Test auch lokalisierte Hirnaktivität zu erkennen. Das Team führte ein klassisches Experiment, das die jeweilige Region im Gehirn mit der Vision assoziiert aktiviert, indem man die menschlichen Teilnehmer bittet, ein blinkendes Schachbrett zu sehen. Sie beobachteten, dass die MRT-Methode einen Rückgang des pH-Wertes in diesem bestimmten Bereich identifizierte.

Magnotta, ein Experte in der Entwicklung von MRT (Magnet Resonance Imaging) -basierte Gehirn-Imaging-Techniken sagt: "Unsere Studie sagt uns, erstens haben wir eine Technik, die wir glauben, pH-Veränderungen im Gehirn zu messen, und zweitens, diese MRT-basierte Technik Deutet darauf hin, dass pH-Veränderungen mit der Gehirnfunktion auftreten."

Wemmie fügt hinzu: "Die Ergebnisse unterstützen unsere ursprüngliche Idee, dass die Hirnaktivität den lokalen pH-Wert im menschlichen Gehirn während der normalen Aktivität verändern kann, was bedeutet, dass die pH-Änderung in Verbindung mit den pH-empfindlichen Rezeptoren Teil eines Signalisierungssystems sein könnte, das die Hirnaktivität und die kognitive Funktion beeinflusst."

Die neue Technik kann auch eine neue Alternative des Gehirns bieten. Die funktionelle MRT (fMRI) misst derzeit die Aktivität des Gehirns, indem sie ein Signal detektiert, das durch Sauerstoffgehalte im Blut verursacht wird, das zu aktiven Hirnregionen fließt, wobei die neue Methode auf Veränderungen der pH-Werte anspricht, ohne durch Veränderungen der Blutoxygenierung beeinflusst zu werden, aber fMRI Ist nicht in der Lage, auf Änderungen der pH-Werte zu reagieren.

Wemmie sagt: "Was wir zeigen, ist unsere Methode, die Hirnaktivität zu erkennen, hängt wahrscheinlich von den pH-Veränderungen ab, und mehr als das unterscheidet sich von dem Signal, das fMRI misst. Das gibt uns ein weiteres Werkzeug, um die Gehirnaktivität zu untersuchen."

Seine früheren Studien zeigten, dass pH-Veränderungen wahrscheinlich bei bestimmten psychiatrischen Erkrankungen, wie Angst und Depression, eine Rolle spielen würden. Die neue Technik kann es Wemmie und seinem Team ermöglichen, weiter zu untersuchen, welche Auswirkungen pH-Änderungen bei diesen Bedingungen spielen.

Er schließt zu sagen:

"Die Gehirnaktivität ist bei Menschen mit Hirnstörungen, wie z. B. bipolar oder Depression, wahrscheinlich unterschiedlich, und das könnte sich in dieser Maßnahme widerspiegeln. Und vielleicht am wichtigsten, am Ende des Tages, könnte dieses Signal in der menschlichen psychiatrischen Erkrankung abnormal oder gestört werden? Und wenn ja, könnte es ein Ziel für Manipulation und Behandlung sein?"

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