Az agyszövetet károsító, úgynevezett neurodegeneratív betegségek - például az Alzheimer-kór, a Lou Gehrig-betegség és a Parkinson-kór - kialakulása a jelenlegi álláspont szerint úgy megy végbe, hogy bizonyos toxikus fehérjék fokozatosan elterjednek és telepeket (plakkokat) képeznek az idegszövetek között. Idővel ez a folyamat megöli az agysejteket, ami a demencia ismert tüneteihez vezet.
Az Alzheimer-kór , a Parkinson-kór olyan állapot, amelynek a demencia tünete lehet. Persze, a demencia maga is olyan betegség, amely tüneteket vált ki - köztük a memória fokozatos csökkenését. Az Egészségügyi Világszervezet (WHO) szerint mintegy 50 millió ember küzd demenciával a világon. Ennek az Alzheimer-kór a leggyakoribb formája, amely az esetek 60-70 százalékát teszi ki.
Híd a sejtek és az egész agy szintje között
A Stevens Technológiai Intézet kutatói új számítógépes modellt alkalmaztak a betegségcsoportban alapvetően fontos mérgező fehérjék terjedésének feltérképezésére. Alapvetően arra voltak kíváncsiak, hogy ezek a fehérjék hogyan terjednek szét az agyban. A felfedezéseiket a Physical Review Letters című folyóiratban tették közzé. Johannes Weickenmeier, a Stevens Technológiai Intézet gépészeti professzora, a tanulmány vezető szerzője kifejtette, ez az első kísérlet a sejtszintű és az egész szervezetet érintő folyamatok közötti híd megteremtésére. A szóban forgó betegségek számítógépes modelljei fontos eszközei lehetnek a kutatóknak, mivel a biokémiát az agy biomechanikájával ötvözik, hogy "jobban megértsék e betegségek dinamikáját."
James Pickett, az Amerikai Alzheimer Társaság vezető kutatója szerint ez az innovatív számítógépes modellezési technika új megközelítést kínál az agy tanulmányozására, mert az egyes sejtektől vagy molekuláktól eljut az agy egészét érintő eseményekig, és előrejelzi, hogy az Alzheimer-kórral összefüggő toxikus fehérjék hogyan terjednek. Weickenmeier 400 ezer külön kezelhető virtuális piramisból épített fel agyat a számítógépes modellben. Majd az úgynevezett diffúziós tenzor képalkotás (DTI) , az MR egy formája segítségével rögzített adatokat átvezette a modellbe, és bemutatta az elektrokémiai jelek áthaladását az agyon. Végül pedig stanfordi és oxfordi tudósokkal együttműködve modellezték a betegségeket, hasonló egyenleteket használva, mint amelyek leírják, hogy a hő miként halad egy objektumban.
Mivel ezek a betegségek az agy különböző részein keletkeznek, a kiindulási pontok módosításával a kutatók képesek voltak megmutatni, hogy a tünetek ettől nagymértékben megváltoznak, máshogyan fejlődnek és okoznak sorvadást az agyban.
Személyre szabott előrejelzések
A jövőben a klinikusok az ilyen modelleket diagnosztikai eszközként annak megjóslására használhatják, hogy a neurodegeneratív betegségek hogyan fejlődhetnek az adott egyén agyában, miközben a kutatók felhasználhatják az adatokat a kezelések kidolgozását célzó vizsgálatokhoz.
Sara Imarisio, a brit Alzheimer-kór kutatóintézet kutatási vezetője erről a következőt mondta a Newsweek magazinnak: "A legtöbb demenciát okozó betegségben az agyban terjedő és az idegsejteket károsító abnormális fehérjék játszanak szerepet. E betegségeknek számos tünete van, mivel ezek a fehérjék az agy különféle területeire terjednek ki, olyan helyekre, amelyek a gondolkodás és a viselkedés különböző aspektusait irányítják. Bár a különböző agyi betegségeknek különböző megkülönböztető jegyei vannak, ez a tanulmány arra utal, hogy mégis hasonló módon terjedhetnek szét az agyban. Az agy szerkezetének kifinomult digitális rekonstrukcióját felhasználva ez a tanulmány képes volt reprodukálni a különböző agyi megbetegedésekben megfigyelt agykárosodás jellegzetes mintáit."
Azaz annak megértése, hogy az Alzheimer-kór és a hasonló neurodegeneratív betegségek hogyan terjednek az agyban, döntő fontosságú lehet az egyes emberek tüneteinek lassítását vagy megállítását célzó új módszerek kifejlesztésében.
