美国大脑研究新突破!首次绘制人脑排污系统图,填补重大知识空白

时尚的小小米 2024-12-01 19:40:38

“美国科学家们意外发现,原来我们人类的大脑中存在着一种‘排污系统’,专门帮助大脑清除有害的废物。”

这一项科研进展的相关资料,直接令人感到惊喜又震惊。

美国研究团队表示,他们有幸可以直接观察到人脑中的胶淋巴系统。

这项研究排污系统令人意外,但也很重要,因为它能够帮助我们更好地理解一些神经退行性疾病,比如阿尔茨海默症、帕金森症等,也能够为该类疾病的治疗提供医学研究方案。

按照人类大脑的复杂性,该研究将会是一个很有意义且有着广泛前景的成果。

那么到底是什么呢?

发现胶淋巴系统—“排污系统”。

在1882年的时候,德国解剖学家瓦尔特•德利希首次发现了淋巴管这种结构,而研究发现淋巴理管在小鼠大脑中的存在对于神经科学的发展具有重要的意义。

这给后来研究大脑液体紊流提供了非常可行的方法。

然而,直到2015年的时候,在美西东北大学进行的一项研究才首次证实了在小鼠大脑中,确实存在着这种名为脑脊液的液体流动。

随后,在2020年8月份的时候,荷兰的一项研究进一步证实了在经过约88例经颅采集的活体人脑样本中也观察到脑脊液的流动,由此证明了人类大脑中也存在着脑脊液。

但遗憾的是,之前这两项研究均无法观察到具体的流动路径,因为没有合适的方法可以解决这一问题。

直到最近,美国研究团队发现一个新的方法,它具有丰富的前景和诱惑,让人憧憬未来的研究。

同年11月份的时候,该成果发表在了《自然•神经科学》期刊上。

这篇论文被认为是一项革命性的突破,为神经科学领域带来了新的曙光。

该论文的第一作者,名叫“阿米尔•哈达德”,他表示:“我们开发了一种先进的方法,可以成像活体人脑中的胶淋巴系统。”

这项技术利用先进的医学影像技术,使得在活体人脑中观察胶淋巴系统成为可能,并在众多患者中进行了观察,最终得出了惊人的结论——我们证明了人类大脑中的胶淋巴系统也真实存在。

论文作者之一、麻醉专科及神经科学副教授凯瑟琳•莫尔肯则称赞道:“这是神经科学领域前所未有的一项成就。”

他们能够利用这项新技术动态追踪活体人脑中的脑脊液流动,以此来确认胶淋巴系统在活体人脑中的存在。

随后,韩刚等其他人员对研究结果进行了分析,发现胶淋巴系统可以通过一定的通道吸收去除大量的废物,因此这项研究被认为是一个重要的发现。

该论文的通讯作者、美国麻省总医院麻醉科主任阿晚班牙利接受采访时表示:“这项研究填补了科学界一个重大知识空白。”

他进一步解释道:“因为迄今为止,还没有任何研究能够证实或否定活体人类大脑中胶淋巴系统的存在,因此我们的发现至关重要。”

那段时间以来,“阿晚班牙利”还特意进行了禁食处理,以确保在脑脊液中的物质完全由组织中的废物所产出。

在进行磁共振成像(MRI)扫描时,他兴奋地看到了许多与他以前所见一样明亮的斑点,并确认了它们正是来自着脑脊液。

于是,在随后的12个参与者中,这一现象也随之重复出现。

该论文成为了当月《自然-神经科学》杂志上选出的最重要的一篇论文之一,并在社交媒体上受到了广泛报道。

动态观察脑脊液流动。

从该论文中,我们了解到,在之前的研究中,尽管已经发现或预测了大脑中的一些可能的PVS通道,但由于缺乏能够实时可视化检测的合适技术手段,这些线索都无法被证实或证否。

因此,阿晚班牙利和其他合作者们经过努力,开发出了一种新方法,以应对这一挑战。

他们首先设计了一种特殊的对比剂,将一种称为超顺磁性氧化铁纳米颗粒分散到易于穿透细胞膜的明胶水凝胶中,从而提高了对比剂引入组织液体中的效率。

随后,通过注射这些材料到健康志愿者的大脑中,并使用先进的MRI技术对输入的材料与自然组织液之间的动态交换过程进行了跟踪,他们成功地捕捉到了引入和排出时间序列图像。

这些图像显示出一种精准排列顺序且清晰可见特定通道,证实了脑脊液是通过PVS通道引入并随后吸收进入组织。

最终,论文作者们总结出一系列引人注目的观察结果:

在活体人类大脑中,胶淋巴系统能够通过特殊通道非随机地吸收大量废物并导致废物积聚;

通过这些通道流动的液体经历分隔时被吸收和释放;

不同功能区组织发育成熟度影响其胶淋巴通道通畅程度;

在健康个体中,大多数区域呈现低精细结构,但在老年个体中,这种现象更为明显;

已知阿尔茨海默病相关区域呈现高精细结构。

这一系列观察结果为进一步理解大脑清洁机制奠定了基础,同时为有关神经退化性疾病提供了新的线索和方向。

揭开神经退行性疾病“谜团”。

神经退行性疾病是一类以神经元逐渐丧失或退行性变为特征的疾病谱系,包括阿尔茨海默病、帕金森病、运动神经元病和海因丁克病等多种类型。

这些疾病软弱影响着全球数百万人,给患者及其家庭带来了巨大的痛苦和负担。

造成这些疾病形成的根本原因尚不完全清楚,但一些潜在机制已经被提出并进行了探讨。

主要包括两大机制:蛋白质错误折叠引起的问题和细胞代谢异常引起的问题。

第一种机制涉及到关键蛋白质在正常情况下以正确方式折叠和聚集,但在错误情况下,会变成不正确的形态,这使得与正常情况不同,并且表现出异常的结构,不同于正常情况。

这种错误折叠触发了一系列问题,包括错误聚集、细胞毒性和神经炎症等。

例如,在阿尔茨海默病中,会发生β-淀粉样肽和tau蛋白等关键蛋白质异常聚集,这种聚集形式不同于正常情况。

第二种机制涉及细胞代谢过程的问题,包括能量产生、氧化应激和细胞修复等方面的问题。

线粒体功能障碍会导致能量产生减少,进而导致细胞死伤或死亡。

这些问题可能导致细胞死亡以及细胞修复能力下降。

随着胶淋巴系统的发展,对干预神经退行性疾病的新方向有了希望:

通过增强大脑自我清洁能力来预防阿尔茨海默病、帕金森病等相关疾病发展;

此外,胶淋巴系统功能不足可能会成为早期诊断神经退行性疾病的新指标。

近年来,科学界已经提出了一些策略来改善胶淋巴系统效率,包括通过药物、运动或饮食改变。

但是这方面仍然处于基础研究阶段,需要更多临床试验来验证有效性和安全性。

关于将来是否会开发出专门针对胶淋巴系统功能增强的新药物或疗法,目前尚不确定,但这一领域确实吸引着医学界越来越多的兴趣。

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时尚的小小米

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