Hirnforschung Verletzung führt zu besseren Schutz für Sportler, Soldaten

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Neurodegeneration, das Gehirn verlieren allmählich neuronalen Aktivität in seiner motorischen, sensorischen oder kognitiven Systeme führt in der Regel von genetischen Mutationen oder eine abnorme (giftig) Anhäufung bestimmter Proteine innerhalb der Neuronen. Chronische traumatische Enzephalopathie – zusammen mit der Huntington Krankheit, Alzheimer und Parkinson – ist eine Neurodegenerative Erkrankung, die eine schädliche Anhäufung von Proteinen zugeordnet.

Schädel-Hirn-Verletzungen oder Gehirnerschütterungen auftreten, wenn der Kopf eine stumpfe und leistungsstarke Kraft trägt. Aber es ist in der Regel nicht die Auswirkungen oder Blutergüsse, die bewirkt, dass die Neurotrauma. Es ist die schnelle Bewegung des Kopfes. Wenn der Kopf sich heftig drehte oder in einen Zustand der schnelle Beschleunigung geschickt, gefolgt von einem abrupten Halt, werden Neuron Gehirnfunktionen gestört. Im CTE, diese Störung verursacht hat "Tau"-Proteine – Strukturen, die häufig in Neuronen gefunden – schrittweise zu toxischen Konzentrationen ansammeln und verschlungene Strukturen im Gehirn bilden. Infolgedessen, elektrische Signale zwischen Neuronen wird vermindert und die Fähigkeit des Gehirns, zu verarbeiten und Daten aufbewahren, wird zunehmend beeinträchtigt. Emotionale Störungen wie Demenz und Depression können sich auch ergeben.

Historisch, Forschung auf TBI und CTE konzentrierte sich auf Amateur- und Profisportler. Zunächst diagnostiziert in Boxer, die mehrere Gehirnerschütterungen im Ring erlitten hatte, ist CTE häufig im Zusammenhang mit Kontaktsport wie Fußball, Ringen und Eishockey (zusätzlich zu den Boxen). Nun, machen jedoch Forscher einen ähnlichen Zusammenhang zwischen Blast Neurotrauma und CTE im US-Militär-Veteranen, die in Afghanistan und im Irak gedient haben.

Ähnliche Muster in Soldaten und Athleten

NSF-finanzierte Forschung veröffentlicht im vergangenen Monat "Chronische traumatische Enzephalopathie in Blast-Exposed militärische Veteranen und ein Blast Neurotrauma Mausmodell" zeigt die Verbindung zwischen CTE und Soldaten improvisierten Sprengkörpern ausgesetzt. Nach Durchführung von Autopsien auf Militär-Veteranen, die Verletzungen von Explosionen oder ähnliche erschütternden Ereignisse erlitten hatte, fand Lee Goldstein und seine Mitarbeiterin Ann Mckee Muster der CTE ähnlich denen von Amateur Football-Spieler. Sie fanden Verwicklungen in Veteran und Sportler Hirngewebe charakteristisch für Tau-Proteine.

Um besser zu verstehen, wie Sprengstoff Neurodegeneration beeinflussen, entwickelt Goldsteins Forschungsgruppe eine Explosion Neurotrauma Modell, die eine explosive Blast imitiert. Sie entdeckten, dass Mäuse, die zu einer einzigen Explosion ausgesetzt nicht nur das Gehirnpathologie der CTE, sondern auch die Symptome entwickelten. Die Maus Gehirn Gewebe Proben zeigten hyperphosphoryliertem Tau-Proteine als auch Zeichen der Axon Degeneration.

Im normalen Phosphorylierung ist Phosphor ein Protein zu steuern, seine Tätigkeit im wesentlichen sagen das Protein zu aktivieren oder zu deaktivieren hinzugefügt. Im Falle von CTE der Prozess ist gestört und das Protein erfährt chemische Veränderungen. Tau-Proteine aufbauen und cluster in Verwicklungen. Fehlerhaftes Verhalten der Tau-Proteine beschädigen Axone, auch bekannt als Nervenfasern, die elektrischen Signale des Neurons zu Orten im gesamten Nervensystem zu tragen.

Um richtig zu funktionieren und zu regenerieren, benötigen die Axone die Hilfe von winzigen Bausteinen, Mikrotubuli. Das Tau-Protein stabilisiert diese Mikrotubuli. Wenn Defekte oder instabil, unterstützen nicht die Mikrotubuli der Axon Fähigkeit zur Übertragung von Signalen. Gehirnfunktionen wie Gedächtnis und lernen beeinträchtigt zu werden. In einigen Fällen kann auch die Region des Gehirns bewirken Emotionen beeinträchtigt werden. In den Experimenten durchgeführt Goldstein und seine Kollegen, Mäuse, explosive Blasten zeigte lernen und Gedächtnis Defizite innerhalb von Wochen nach dem Test als Folge der Schädigung der Nervenzellen ausgesetzt.

Zukünftigen Auswirkungen

Die Forschungsergebnisse haben unmittelbare Anwendungen sowohl im Spiel und in der Sportarena. Sie bestätigen eine wichtige Verbindung zwischen heftige Bewegung des Kopfes während einer Explosion Schockwelle und erschütternder macht von einem Zweikampf auf dem Feld. Es ist diese schnelle und schädliche Bewegung des Kopfes, die Neurodegenerative Krankheiten wie CTE führen kann. Wenn die Bewegung des Kopfes während eines Shockwave oder Blitz gesteuert werden kann, kann die Störung für die Nervenzellen minimiert werden.

Dr. Goldstein und sein Forschungsteam festgestellt, dass Mäuse, deren Köpfe während der Explosion Belichtung immobilisiert wurden, nicht die Symptome oder Pathologie der CTE entwickelt haben. Diese Feststellung hat erhebliche Auswirkungen auf die Entwicklung und Erprobung des schützenden Militärs und Sportgeräten. Darüber hinaus, Fälle von langfristigen Gedächtnisverlust und Mängeln zu lernen — sogar Depressionen-Veteranen und Profi-Sportler können jetzt neu überdacht. Top-Beamten im Pentagon, sowie Mitglieder des Kongresses und des Präsidenten leitender wissenschaftlicher Berater überprüfen alle diese Forschung mit der Absicht, neue Richtlinien für schützende Kopfbedeckung.

Durch die Finanzierung von National Science Foundation, Goldstein und seine Mitarbeiter Sudipta Dichtung und Hyoung Jin Cho von der University of Central Florida entwickelt und validiert ein Biosensors, das oxidativen Stress (die frühesten Anzeige bei Alzheimer und Parkinson Erkrankungen) auf Nervenzellen identifizieren können. Die Wissenschaftler planen, entdecken die Möglichkeiten der Verwendung dieser Biosensor bestimmen das Ausmaß der Neurotrauma Explosion Opfer und hoffentlich helfen Form neue oder verbesserte medizinische Behandlungen und Therapien für diese Opfer.

Anmerkung der Redaktion: Dargestellt, die Forscher in Behind the Scenes Artikel von der National Science Foundation, der Bundesagentur mit der Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik unterstützt wurden. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.