Когда клетки мозга не получают достаточно энергии из-за инсульта или травмы, они могут быстро набухать. Новые математические модели этого механизма, разработанные Коэном Дейкстрой из Университета Твенте в Нидерландах, показывают критический переломный момент: при более низких уровнях энергии пути назад нет.
Клетки мозга, страдающие от нехватки кислорода, рискуют набухнуть: они поглощают жидкость, которая обычно находится между клетками. Эта перегрузка жидкостью опасна: даже если энергетический баланс восстановлен, повреждение может быть необратимым. Дейкстра подробно изучил этот механизм, используя математические модели, описывающие биофизику отдельной клетки.
Нет пути назад
Его моделирование показывает переломный момент в уровнях энергии: с этого момента происходит быстрое набухание. На данный момент сканирование мозга ясно показывает области с низким уровнем энергии, в большинстве случаев эта точка пройдена и пути назад нет. Однако более раннее вмешательство имеет смысл. Моделирование Дейкстры показывает, что временная блокада натриевых каналов – это также делается при лечении эпилепсии – может иметь эффект.
Моделирование энергии в мозгу очень сложно из-за множества взаимодействий между клетками. Однако нейроны, которым не хватает кислорода, сначала начинают “ сокращать ” общение. Таким образом, модели могут быть упрощены до уровня ячейки для точного моделирования.
Эпилепсия
Помимо этих моделей с одной ячейкой, Дейкстра также разработал модели, включающие соединения. Он использовал их для моделирования того, что происходит в разных частях мозга во время эпилептического припадка. Вокруг “ основной ” области, где нейроны активируются на высоких частотах, можно увидеть еще одну большую область с низкочастотной активностью.
Новые модели в различных масштабах дают неврологам новую ценную информацию о процессах, лежащих в основе мозга. Это также может привести к новым стратегиям лечения.