Naukowcy z UT Southwestern Medical Center opracowali urządzenie, które może izolować dopływ krwi do mózgu, utrzymując narząd przy życiu i funkcjonując niezależnie od reszty ciała przez kilka godzin. Przetestowano je w na modelu mózgu świni i opisano w czasopiśmie Scientific Reports, co może przyczynić się do opracowania nowych sposobów badania ludzkiego mózgu, a także do stworzenia maszyn do bajpasu krążeniowo-oddechowego, które lepiej odtwarzają naturalny przepływ krwi do mózgu.
Czytaj też: Kultowy utwór odkodowany bezpośrednio z mózgów słuchaczy. Jak to możliwe?
Prof. Juan Pascual z UT Southwestern Medical Center mówi:
Ta nowatorska metoda umożliwia badania skupiające się na mózgu niezależnym od ciała, co pozwala nam odpowiedzieć na pytania fizjologiczne w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie robiono.
Jak odłączyć mózg, ale go nie wyłączać?
Mózg jest głównym kontrolerem organizmu odpowiedzialnym za różnorodne procesy, regulujące m.in. tętno, oddychanie oraz cykle snu i czuwania. Na działanie mózgu wpływają czynniki pochodzące z organizmu, takie jak poziom cukru we krwi, jej natlenienia czy obecność konkretnych substancji. Do tej pory nie było możliwe oddzielenie działania mózgu od reszty ciała w celu zbadania tych czynników.
Czytaj też: Tajemnicze sygnały w ludzkim mózgu. Uczeni nie mają pojęcia, skąd się biorą
Innowacyjna technika, znana jako pozaustrojowa pulsacyjna kontrola krążenia (EPCC), otwiera zupełnie nowe możliwości badania funkcjonowania mózgu. Urządzenie to działa poprzez izolowanie dopływu krwi do mózgu, podtrzymując w ten sposób narząd przy życiu i umożliwiając mu działanie niezależne od reszty ciała. Aktywność mózgu i inne pomiary wykazywały minimalne lub żadne zmiany w ciągu 5 godzin.
Fizjologiczna separacja mózgu od reszty ciała umożliwi naukowcom manipulowanie sygnałami wejściowymi docierającymi do tego narządu w celu zbadania, jak działa on bez wpływu reszty ciała. System EPCC został już wykorzystany, aby lepiej zrozumieć skutki hipoglikemii (niskiego poziomu cukru we krwi) w przypadku braku innych czynników. Chociaż naukowcy mogą wywołać hipoglikemię, ograniczając spożycie pokarmu u zwierząt laboratoryjnych lub podając im insulinę, organizm może częściowo zrekompensować jeden z tych scenariuszy poprzez zmianę metabolizmu, a to z kolei zmienia działanie mózgu. Nowe urządzenie umożliwia badaczom zmianę zawartości glukozy bezpośrednio we krwi pompowanej do mózgu.
Urządzenia do krążenia pozaustrojowego naśladują niektóre funkcje serca i płuc, zapewniając ciągły przepływ natlenionej krwi w całym organizmie. Natomiast system EPCC dostarcza krew w sposób pulsacyjny, podobnie jak w ludzkim sercu, a ta różnica może zapobiegać skutkom ubocznym dotyczącym mózgu, czasami powodowanym przez urządzenia do bajpasów krążeniowo-oddechowych.