Малко страшен пробив: ново устройство поддържа живота на мозъка отделно от тялото
Изследователи са създали устройство, което изолира кръвоснабдяването на мозъка, с цел да го поддържа в положение на действие без значение от останалата част на тялото. При проби върху опитни свине под упойка устройството съумява да поддържа съвсем всички функционалности на органа (мозъка) в продължение на пет часа. Това техническо достижение открива нови благоприятни условия за проучване на действието на мозъка без въздействието на другите органи. То би могло да помогне и за създаването на по-ефективни машини от вида „ сърце-бял дроб “.
Мозъкът управлява цялото тяло, регулирайки необятен набор от процеси – от най-жизненоважните, като сърдечния темп, дишането и цикъла на съня, до най-фините. Обратно, тези процеси могат да повлияят на мозъчната функционалност. Чрез уединяване на органа и манипулиране на мозъчния кръвоток може да се изследва в дълбочина въздействието върху мозъка на другите физиологични нарушавания, като да вземем за пример исхемията и инсулта. Това ще разреши и по-прецизен разбор на метода на деяние на лечебните молекули.
По-конкретно, достъпът до мозъчните съдове ще даде опция да се характеризират другите свойства без значение от соматичните въздействия, които другояче са неизбежни. Метаболизмът или многоорганното систематизиране на биоактивните субстанции може да попречи на точността на кинетичните разбори, свързани съответно с мозъка. Колебанията в кръвния поток и кръвното налягане (напр. при артериална хипертония) могат да окажат доста влияние върху мозъчната функционалност.
За да преодолеят тези ограничавания, учените от десетилетия се пробват да основат устройства, които изолират мозъка от останалата част на тялото, като в същото време резервират неговите функционалности. Най-разпространеният метод включва спиране на естественото кръвоснабдяване, последвано от изкуствено поддържане и управление на кръвния поток. Този способ обаче има ограничавания, които могат да попречат на подробното проучване на мозъка.
Новото устройство, разказано в списание Scientific Reports, съставлява компютърно ръководена механична система, която контролира перфузията и състава на кръвта. С други думи, мозъкът се изолира от тялото и по-късно се доставя с следен кръвен поток. Според създателите на новото проучване до момента не е имало устройство, което в действителност да изолира мозъка и да го поддържа в работоспособно положение.
Чрез изолирането на мозъка могат да се манипулират входните сигнали, с цел да се изследва по какъв метод те провокират промени в него. В предходно изследване група учени използваха устройство, с цел да проучват резултатите на хипогликемията върху мозъка. Важно е да се означи, че макар че хипогликемията може да бъде провокирана in vivo (чрез понижаване на приема на калории или използване на инсулин), останалата част от тялото може отчасти да я компенсира посредством смяна на метаболизма, което от своя страна води до промени в мозъка. За разлика от това, препоръчаната тук нова система разрешава равнищата на кръвната захар да се управляват непосредствено посредством изпомпване на кръв към мозъка.
Пулсиращият кръвен поток, съпоставим с работата на сърцето
Устройството е приспособено към естественото артериално и венозно кръвообращение на прасетата (върху които са извършени експериментите). Кръвоснабдяването на мозъка се обезпечава от помпена система, която управлява другите физиологични параметри, в това число кръвното налягане, размера на кръвта, температурата, равнищата на О2 и питателните субстанции. Конвенционалните апарати „ сърце-бял дроб “ възпроизвеждат някои от функционалностите на тези органи, като обезпечават непрестанен поток от обогатена с О2 кръв в цялото тяло. Новото устройство, наречено Екстракорпорален пулсиращ циркулаторен надзор (Extracorporeal Pulsatile Circulatory Control – EPCC) употребява пулсиращ поток, съпоставим със сърдечния. По този метод се заобикалят страничните резултати, причинявани от общоприетите устройства (като кръвоизливи и инсулти).
С цел осъществяване на неврофизиологични проучвания, съответстващи на естествените условия, устройството е конфигурирано по този начин, че да резервира невронната интензивност от по-висок порядък, както се вижда от непрекъснатите записи на електрокортикография (ЕКГ) и записи на интрацеребралните полеви капацитети (записи с дълбоки електроди).
EcoG е мярка, която обгръща огромен набор от клетъчни действия, високоорганизирани връзки в осцилаторни сигнали и други периодически импулси, които се трансформират през тъкмо избрани шпации от време. Предишни опити демонстрираха, че макар че в постморталните мозъци на животните, подложени на механична перфузия, се резервира необятен набор от местна и самостоятелна невронна интензивност, EcoG не се резервира. Това допуска, че тя съставлява изключително благонадежден индикатор за целостта на невронната функционалност.
От друга страна, изследванията демонстрират, че и двата индикатора (ЕКГ и записа на интрацеребралните дълбоки полеви потенциали) са подложени на съмнения в перфузията за интервал от секунди или минути. За да се оцени запазването на мозъчната интензивност по време на EPCC, записите бяха осъществени преди и по време на перфузията с минимална интервенция на анестезията.
При разбора откривателите откриват, че индикаторите на мозъчната интензивност на животните се трансформират нищожно, в случай че въобще се трансформират, през 5-часовия интервал. Мозъчната интензивност остава непроменена или единствено леко нарушена от естественото, както и равнищата на О2, вътрешното налягане, температурата и микроскопичната конструкция.
„ Този нов способ разрешава проучванията на мозъка да се правят без значение от тялото, което дава опция да се отговори на физиологични въпроси по метод, който не е юридически до момента “, обобщава един от разработчиците, Хуан М. Паскуал от Югозападния медицински център (САЩ).
