Voorspellen van dementia spread, neuron by neuron - nieuw computerprogramma


Voorspellen van dementia spread, neuron by neuron - nieuw computerprogramma

22 maart uitgave van neuron Onthult dat een nieuw ontwikkeld wiskundig computerprogramma de manier heeft gevolgd waarop verschillende vormen van dementie zich verspreiden in een menselijk brein en dat het kan voorspellen waar en ongeveer wanneer de verspreiding zich voordoet in de hersenneuron van een patiënt tot neuron van 'prionachtig' toxisch Eiwitten, dat is hetzelfde proces waarop alle vormen van dementie zijn gebaseerd.

Patiënten en hun gezinnen kunnen profiteren van de bevindingen door geholpen te worden om een ​​diagnose van dementie te bevestigen, die hen ook in staat zou stellen zich voor te bereiden op toekomstige cognitieve dalingen die in de loop van de tijd zullen gebeuren. Volgens de loodonderzoeker Ashish Raj kan het programma ook in de toekomst ook artsen helpen bij het identificeren van geschikte hersendoelstellingen voor therapeutische interventies, in een tijd waarin gerichte drugs tegen dementie al bestaan.

Dr. Ashish Raj Ph.D., een assistent professor in informatica in radiologie van Weill Cornell Medical College, die het computermodel ontwikkelde, legt uit:

"Denk eraan als een weerradar systeem dat in de komende 48 uur een video toont van weerpatronen in uw omgeving. Ons model, wanneer toegepast op de baseline magnetische resonantiebeeldschaal van een individuele hersenen, kan op dezelfde manier een toekomstige kaart produceren Van degeneratie in die persoon de komende jaren of decennia.

Dit kan neurologen in staat stellen om te voorspellen wat de neuroanatomische en bijbehorende cognitieve toestand van de patiënt op een bepaald punt in de toekomst zal zijn. Ze zouden kunnen vertellen of en wanneer de patiënt spraakbeperkingen, geheugenverlies, gedragsmatige eigenschappen, enzovoort zal ontwikkelen. Kennis van wat de toekomst inhoudt, zal de patiënten in staat stellen om geïnformeerde keuzes te maken over hun levensstijl en therapeutische interventies.

Op een gegeven moment zullen we de mogelijkheid krijgen om de gezondheid van specifieke hersengebieden en zenuwvezelkanalen te richten en te verbeteren. Op dat moment kan een goede voorspelling van de toekomstige anatomische toestand van een subject helpen om belovende doelgebieden voor deze interventie te identificeren. Vroege detectie is de sleutel tot het voorkomen en beheren van dementie."

Het baanbrekende computermodel is het meest recente, evenals de belangrijkste bewijzen om het idee te ondersteunen dat dementie wordt veroorzaakt door eiwitten die via de hersenen via netwerken van neuronen verspreiden.

Het verruimt de resultaten van een veelomvattende studie van de ziekte van Alzheimer in februari, waarin onderzoekers van het Columbia University Medical Center en het Massachusetts General Hospital in muizen ontdekten dat Alzheimer's begint in een bepaald gebied van de hersenen, maar dan verder verspreidt via misfolded, Giftige "tau" eiwitten.

Dr. Raj beschrijft hoe hij zijn wiskundige model van de stroom giftige eiwitten ontwikkelde voordat hij aantoonde dat het model de patronen van degeneratie die in verschillende vormen van dementie voorkomt voorspelt.

Hij legt uit dat zijn model is gebaseerd op het recente begrip dat alle bekende vormen van dementie gepaard gaan met, en waarschijnlijk veroorzaakt worden door abnormale of "misfolded" eiwitten. Alle eiwitten hebben een specifieke vorm die afhankelijk is van hun specifieke functie. Onjuiste eiwitten kunnen echter ongewenste effecten veroorzaken, zoals tau, een misfolded eiwit dat zich voordoen in de hersenen van Alzheimer's patiënten en patiënten met frontale tijdelijke dementie (FTD).

TDP43 en ubiquitine zijn andere misfolded eiwitten die ook in FTD voorkomen, terwijl alfine synucleine wordt gevonden in de ziekte van Parkinson.

Misfolded of zieke eiwitten veroorzaken andere eiwitten die misvouwen zijn, die zij aan een specifieke neuronale weg raken. Om deze reden worden deze eiwitten 'prion-like' genoemd.

Prionziekten, zoals gekke koeienziekte, die overdracht van misfolded eiwitten impliceren, worden beschouwd als besmettelijk van persoon tot persoon. Echter, "Er is geen bewijs dat Alzheimer of andere dementieën op die manier besmettelijk zijn, daarom wordt hun transmissie genaamd prion-achtig."

Dr. Raj zegt dat zijn model van trans-neuronale verspreiding van misfolded eiwitten "heel simpel" is, omdat het hetzelfde proces modelleert waarbij enig gas diffundeert in de lucht, terwijl in het geval van dementie het diffusieproces optreedt langs verbonden neurale vezelwegen In de hersenen.

Dr. Raj zegt:

"Dit is een algemeen proces waarbij elke ziekteverwekkende eiwit kan leiden tot een verscheidenheid aan dementieën."

Het model identificeert de neurale subnetwerken in de hersenen waarin misfolded eiwitten zullen ophopen voordat ze doorgaan naar andere hersengebieden die door netwerken van neuronen verbonden zijn. De eiwitten veranderen de functie van alle hersengebieden die zij tijdens dit proces bezoeken.

Dr. Raj opmerkingen:

"Wat is nieuw en echt heel opmerkelijk is het netwerkdiffusiemodel zelf, dat op het normale netwerk van hersenverbindingen optreedt en beheert vele bekende aspecten van de hersenziektepatronen bij dementie. Dit geeft een zeer eenvoudige verklaring voor waarom er verschillende dementieën lijken te hebben Doel specifieke gebieden van de hersenen.

Raj slaagde erin om patronen van het diffusiemodel te matchen, dat eiwitallocatie in een gezond brein traceerde op de patronen van hersenatrofie waargenomen bij patiënten met Alzheimer's of FTD.

De degeneratie van de hersenen werd gemeten met MRI-scans en andere hulpmiddelen die in staat waren om het volume van verloren hersenvolume in elk gebied van de hersenen van de patiënt te kwantificeren. Amy Kuceyeski, Ph.D., mede-auteur en een postdoctorale genoot die werkt met Dr. Raj, hielp de hersenvolume metingen van de zieke hersenen van de patiënt te evalueren.

Dr. Raj concludeert:

"Onze studie toont aan dat zo'n verspreidingsmechanisme direct leidt tot de waargenomen patronen van atrofie die men in verschillende dementieën ziet. Hoewel de klassieke patiënten van dementie bekend zijn, is dit het eerste model om de netwerken van de hersennetwerk aan de patronen te koppelen en ze uit te leggen in Een deterministische en voorspellende manier."

The New Structure of Infinite Possibility | David Eagleman on Impact Theory (Video Medische En Professionele 2019).

Sectie Kwesties Op De Geneeskunde: Ziekte