Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойБиологияЗагадка смерти: ученые расшифровывают последние сигналы мозга

Загадка смерти: ученые расшифровывают последние сигналы мозга

- Advertisement -

Смерть — это не один момент, а процесс, включающий каскад изменений в активности мозга, включая истощение АТФ и всплеск мозговых волн, кульминацией которого является «волна смерти». Исследователи обнаружили, что эта волна начинается в пирамидных нейронах 5-го слоя коры головного мозга, что позволяет предположить, что прогрессирование смерти можно отслеживать и потенциально обратить вспять в течение определенного временного окна. Фото: SciTechDaily.com

Определение смерти с неврологической точки зрения является сложной задачей. Это не точный момент перехода от жизни к смерти, а скорее процесс, продолжающийся несколько минут, который в некоторых случаях можно обратить вспять. Исследователи из группы «Динамика эпилептических сетей и нейрональной возбудимости» Парижского института мозга в предыдущем исследовании продемонстрировали, что после длительного периода кислородного голодания, называемого аноксией, активность мозга претерпевает каскад последовательных изменений, которые теперь можно точно описать. .

Когда мозг перестает получать кислород, его запасы АТФ, топлива клеток, быстро истощаются. Это вызывает нарушение электрического баланса нейронов и массивное высвобождение глутамата, важного возбуждающего нейромедиатора в нервной системе. «Кажется, что нервные цепи сначала отключаются… Затем мы видим всплеск активности мозга — в частности, увеличение гамма- и бета-волн», — объясняет Северин Махон, исследователь в области нейробиологии. «Эти волны обычно связаны с сознательным опытом. В этом контексте они могут быть вовлечены в околосмертные переживания, о которых сообщают люди, пережившие остановку сердечно-легочной деятельности».

После этого активность нейронов постепенно снижается, пока не достигается состояние идеальной электрической тишины, соответствующее плоской электроэнцефалограмме. Однако это молчание быстро прерывается деполяризацией нейронов, которая принимает форму волны высокой амплитуды, известной как «волна смерти», изменяющей функции и структуру мозга. «Это критическое событие, называемое аноксической деполяризацией, вызывает гибель нейронов во всей коре. Подобно лебединой песне, это настоящий маркер перехода к прекращению всей мозговой активности», — добавляет Антуан Картон-Леклерк, аспирант и первый автор исследования.

До сих пор исследователи не знали, где в коре зарождается волна смерти и равномерно ли она распространяется по всем корковым слоям. «Мы уже знали, что можно обратить вспять эффекты аноксической деполяризации, если нам удастся реанимировать субъекта в течение определенного временного окна», — добавляет исследователь. «Нам еще предстояло понять, в каких областях мозга волна смерти, скорее всего, нанесет наибольший ущерб, чтобы максимально сохранить функции мозга».

Следуя по пути волны смерти

Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи использовали на крысах измерения локальных полевых потенциалов и записи электрической активности отдельных нейронов в разных слоях первичной соматосенсорной коры — области, которая играет решающую роль в репрезентации тела и обработке сенсорной информации. . Затем они сравнили электрическую активность этих разных слоев до и во время бескислородной деполяризации.

«Мы заметили, что активность нейронов была относительно однородной в начале гипоксии мозга. Затем волна смерти возникла в пирамидных нейронах, расположенных в пятом слое неокортекса, и распространилась в двух направлениях: вверх, то есть к поверхности мозга, и вниз, то есть к белому веществу», — объясняет Северин Махон. «Мы наблюдали такую ​​же динамику в различных экспериментальных условиях и полагаем, что она может существовать и у людей».

Эти данные также позволяют предположить, что более глубокие слои коры наиболее уязвимы к кислородному голоданию — вероятно, потому, что пирамидные нейроны в пятом слое имеют исключительно высокие энергетические потребности. Однако когда исследователи реоксигенировали мозг крыс, клетки пополнили запасы АТФ, что привело к реполяризации нейронов и восстановлению синаптической активности.

«Это новое исследование расширяет наше понимание нейронных механизмов, лежащих в основе изменений в активности мозга по мере приближения смерти. Сейчас установлено, что с физиологической точки зрения смерть — это процесс, требующий своего времени… и что в настоящее время невозможно строго отделить ее от жизни. Мы также знаем, что плоская ЭЭГ не обязательно означает окончательное прекращение функций мозга», — заключает руководитель исследовательской группы профессор Стефан Шарпье. «Теперь нам необходимо установить точные условия, при которых эти функции могут быть восстановлены, и разработать нейропротекторные препараты для поддержки реанимации в случае сердечной и легочной недостаточности».

Ссылка: «Ламинарная организация неокортикальной деятельности во время системной аноксии», Антуан Картон-Леклерк, София Каррион-Фальгарона, Поль Боден, Пьер Лемэр, Сара Лекас, Томас Топилко, Стефан Шарпье и Северин Маон, 3 ноября 2023 г., Нейробиология болезней.
DOI: 10.1016/j.nbd.2023.106345

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме