研究人员创建突破模型帮助创伤后癫痫患者

当士兵进入战斗,他们把自己在创伤性脑损伤(TBI)的风险,这是由于撞击、冲击或震动。爆炸有经验在战斗或训练可以导致一个士兵的头或剧烈震动,甚至可以导致脑震荡或封闭的头部受伤。2000年至2020年间,超过430000名美国军人被诊断为创伤性脑损伤。

创伤性脑损伤的主要原因之一受伤有关的死亡和残疾在美国,估计有500万人生活在一个长期的挑战TBI-related残疾。症状从“温和”到“严重”,个人患有脑外伤可以开发广泛的长期后果,如贫穷运动平衡,抑郁症、创伤后应激障碍(PTSD)、痴呆、癫痫和过早的死亡。

自发的反复发作(SRS)可能发生在损伤后的几个月或几年,这是通常被称为创伤后癫痫(PTE)。目前还没有有效的治疗或治疗PTE;因此,急需开发动物模型来帮助进一步理解和评估TBI-induced癫痫相关的机制和干预措施。

d . Samba Reddy,神经科学教授和实验治疗学在德州农工大学医学院,和他的团队创造了一个小说实验模型能够成功地复制相同的SRS发生在人类发展TBI-induced癫痫。最近他们的研究结果发表在《华尔街日报》实验神经学。本研究,从美国国防部资助,可用于测试医疗预防癫痫发作和其他神经精神疾病在军事人员。

这是一个改变游戏规则的模型在许多方面,Reddy说。

“没有一个有效的脑损伤模型中,你不能研究脑损伤的后果,“Reddy说,他是项目的首席研究员。“这项研究很重要,因为它是第一个新一代的脑外伤癫痫模型。这项工作很有临床识别和军事意义和推进治疗脑损伤。”

PTE的研究涉及到一系列复杂的操作。为了有效地研究治疗方案PTE,关键是模型准确、持续模仿脑损伤的严重程度的自发性癫痫发作,出现在人类身上。Reddy和维多利亚Golub博士后研究助理Reddy的实验室和论文的第一作者,这个研究项目上工作了五年。

“许多先前的研究未能显示可再生的SRS创伤性脑损伤后,”Golub说。“我们生成一个模型,及时复制SRS。我们看着一切作为一个整体,我们跟踪它在同一动物的时间较长。据我们所知,这是第一个研究在这一层检查PTE。”

研究人员与生物医学工程师合作,利用机器学习方法,进行自动分析癫痫的脑电图(EEG)的数据库。通过这个团队能够识别多种致癫痫的电记录的生物标志物circuits-meaning,他们能够理解并认识到行为和epileptogenesis的迹象。在他们的分析,他们发现,高频振荡和排放之前发作,可作为预测生物标志物癫痫发作在未来的风险。

在创伤性脑损伤的癫痫病,脑损伤后头部创伤可以紧随其后的是一个叫做epileptogenesis潜伏期。在此期间,癫痫发作不发生,但是大脑正在发生剧烈变化,使一个人容易发作。在这个模型中,团队能够表明,癫痫发作发生创伤性脑损伤事件后30天,持续数月之久。这个阶段建议创伤性脑损伤的疾病缓解窗口医学治疗。

“目前,我们没有治疗创伤性脑损伤后中断由癫痫引起的响应,“Reddy说。“潜伏期是至关重要的,因为它代表了一个治疗窗口测试医疗干预。如果这样的早期大脑可塑性可以停止药物,那么这完全可以避免后续癫痫和脑损伤后神经精神问题。”

除了长期的脑电图分析,Reddy的团队异形纵向变化在大脑中另外两个主要领域:脑组织组织学和行为模式。从行为上看,测试对象显示感官和行为功能赤字以及长期记忆dysfunction-too经常被忽视的方面的条件可以负面影响人类的生活质量和独立的功能。

在神经病理学的分析中,研究者的研究结果显示,变性的主要神经元和大脑的抑制性中间神经元的损失。中间神经元通常作为制动电活动缓慢,所以这些特殊神经元的损失导致过剩的大脑的电活动。也有苔藓纤维发芽的发病率增加,这是一个标志细胞变化中发现颞叶癫痫。

团队看着多个点来获得更好的理解大脑发生了什么。此外,在两个不同的团队进行研究脑损伤severities-a中度损伤和严重受伤,在军事环境中很常见。本研究发现了侧海马硬化PTE的有害的标志,这是以前不清楚。抑制性中间神经元的缺失等造成癫痫的发病率增加和PTSD-like特性。

“通过创建神经瀑布epileptogenesis,该模型打开方法筛选策略,可以用来阻止epileptogenesis和癫痫的发展,“Reddy说。“我们希望这项研究将有助于推动该领域新的药物和治疗方法为个人遭受这虚弱的状态。我们知道大脑损害是不可逆转的,但我们希望这个模型可以帮助减少或防止神经精神并发症发生的创伤性脑损伤,特别是在士兵、运动员和平民。”