Agykutatás: végzetes óriási hullámok a fejben

Néha az agysejtek tömegesen kisülnek. Ennek kívülről mérése életeket menthet meg. A neurológusok a viharok nyomában járnak a fejükben.

Nehéz nap volt Jed Hartings számára a Cincinnati Egyetem Idegsebészeti Klinikájáról. 2018 elején elkísért egy 30 éves építőmunkást, aki tizennyolc méterről zuhant a mélybe. Diagnózis: súlyos traumás agysérülés belső vérzéssel. Az agyszövet hatalmasat duzzad. Annak érdekében, hogy a beteg ne haljon meg a növekvő koponyaűri nyomás miatt, új sebészek nyitották meg a koponyáját, hogy kiegyenlítsék a nyomást, ez egy szokásos eljárás. Szürke anyagába elektródát is tettek. Segítenie kell Hartingsot egy adott jelenség felkutatásában.

A katasztrófa a monitoron

Hartings hatalmas kisülési hullámokat kutat az agyban. Ezeket technikai angolul "Spreading Depolarization" -nek vagy röviden "SD" -nek hívják. Gyakran jelzik az agykárosodást. Hartings megfigyelte őket a fiatalemberen is. Húsz percenként hullám árasztotta el az agyszövetét, és megbénította az idegsejteket. Ez három napig tartott. Hartings alig tudta elviselni: "Ránéztem a monitorra, és tudtam, hogy katasztrófa." Az orvosok tehetetlenek. Aztán kialszanak a jelek. Hartings felveszi a telefont, és értesíti a rokonokat. Nyomorultul érzi magát. Látta, hogy a halál hullámként érkezik.

Az idegsejtek szövetében óriási hullámok körben terjedhetnek és ritmikusan visszatérhetnek. Néha a migrén, agyvérzés és mindenekelőtt az agyszövet visszafordíthatatlan károsodásának előhírnökei, akár az agyhalálig is. "Csak az utóbbi években derült ki, milyen óriási jelentőségük van" - mondja Jens Dreier, a berlini Charité neurológusa. "Egyszer majd drogozzuk az SD-ket, hogy megelőzzük a rosszabb állapotot, és mérjük őket, mint ahogy ma mérjük a vérnyomást" - véli.

Duzzadt agysejtek

Az SD-nek pusztító következményei vannak. Ezzel eltűnik az elfogott terület gondolkodási képessége. Egészséges állapotban az idegsejtek töltődnek és feszültségpotenciáljuk -70 millivolt. Csak így lőhetnek - és azt gondoljuk. A kisülési fronttal a potenciál 10 millivoltra dől össze, és ebben a szinte töltetlen állapotban marad legalább egy jó percig. Nincs gondolkodás, nincs érzékelés.

A kisüléssel a sejtekben az anyagmérleg is megváltozik. A káliumionok kiáramlanak a sejtekből. Nátrium-, kalcium- és kloridionok tolódnak be. A sejtek túl sósak. Vonzzák a vizet, és 70 százalékkal megduzzadnak az eredeti térfogatuk felett. A kisülés domino hatásban terjed a szomszédos sejtekre.

Néhány perc múlva azonban az idegsejtek általában megújulnak. A membránszivattyúk beindulnak és a felesleges sót elvezetik, így az anyag egyensúlya normalizálódik. Ez a mentési művelet sok energiába kerül a testnek. És ez nem sikerül olyan gyakran, amennyit csak akar. "Minél gyakrabban barangol át egy óriási hullám egy sejt régióban, annál valószínűbb, hogy a sejtek visszafordíthatatlanul károsodnak és elpusztulnak" - mondja Dreier.

A Berliner megvizsgálja a hullámokat azoknál a betegeknél, akiknél agyvérzés során subarachnoidális vérzést szenvedtek az agyban. Egy edény kitör, és a vér két agyhártya közé ömlik. A vér bomlástermékei körülbelül hét nap elteltével gyakran újabb stroke-ot váltanak ki. Jó néhány beteg meghal. Mások túlélik, de súlyos sérüléseket szenvednek.

Dreier néhány tucat betegen végzett számos tanulmányból tudja: Különösen egy újabb stroke vagy akár halál kockázatának vannak kitéve azok, akiknek agyában sok tartós óriási hullám köröz a szívroham körül. Néhány betegnél Dreier több mint százat számlált. Egyesek az óramutató járásával megegyező, mások az óramutató járásával ellentétes irányban terjednek. Különösen könnyű az infarktus periférikus régiójában lévő kisülési frontok számára. A sejtek már érintettek. Növeli a káliumion-koncentrációt, csökken az oxigénellátás. A seb és a hullám összetartozik.

A hullámok nem egyformák. A migrén előtti SD a körben kifelé terjed, percenként három milliméterrel a vizuális kéregben. Olyan, mint a hullám, amely akkor következik be, amikor egy kő egy tóba esik. Minden idegsejtet csak egyszer rögzítenek. Ez az SD csillogó, szaggatott mintákat, az úgynevezett aurát okoz a beteg szeme előtt.

Elektródák a fejben

A második szélütés előtti hullámtörzsek viszont mindig elterjedtek az eredeti fókusz körül, így ismételten bántalmazzák ugyanazt a szövetet. Különösen magas, lassú hullám épül fel közvetlenül az új stroke előtt. Feszültségeltolódásuk a szokásos 10 millivolt helyett 45. A megahullám minden helyen elidőz, amire eljut, úgy, hogy három órán át és tovább tombol az agyban. "Végzetes és annyira károsítja a sejteket, hogy új infarktus alakul ki" - mondja Dreier.

Betegei gyakran tíz napig fekszenek az intenzív osztályon, az elektródákkal a fejükben. Dreier hullám után megfogja. Ezek a felvételek egy meglepő megállapítást is magukkal hoztak, amelyet a neurológus 2018-ban nyilvánosságra hozott: A betegek halála előtt a halál egy hatalmas hullámfrontgal hirdette meg magát, amely az agy egyre nagyobb területeit ölelte fel. "A táguló óriási hullámok az élet és a halál küszöbén lépnek fel, de önmagában nem halál, mivel a szövet egy bizonyos időpontig helyreállhat, ha a vérkeringés és így az energiaellátás újra beindul."

A kutatást sokáig alig vették komolyan. "Ma is meg kell magyaráznia sok orvosnak, hogy a hullámok nem egzotikusak, hanem mindennapi neurológiai jelenségek" - mondja Hartings. "Hihetetlen, milyen lassan terjednek az új ismeretek".

Felfedezett, elfelejtett, újra felfedezett

A brazil Aristides Leão már 1944-ben felfedezte a hullámokat. Meg akarta érteni az epilepsziás rohamokat. Az érzéstelenített nyulak idegszöveteit stimulációs elektródával és hét ólomelektródával kötötte össze. Látta, hogy a kisülési hullám a stimuláció után percenként három milliméterrel terjed. Hamar kiderült, hogy minden idegszövetben megtalálhatók, akár egerekben, nyulakban vagy szöcskékben. De mivel az emberi agyban akkor még senki sem fedezte fel, a tudás megfeledkezett.

Az új évezred elején ez megváltozott, részben azért, mert Nouchine Hadjikhani svájci neurológusnak volt egy rendhagyó ötlete. A bostoni Harvard Medical School csapatában van egy migrénbeteg, akit egy intenzív kosárlabda-mérkőzés után támadások megbízhatóan gyötörnek. Kifejezett aurával jelentik be magukat. "Tehát elmentünk egy helyre az intézet közelében, és addig játszottunk, amíg észrevette a kikötőket, majd mindannyian az MRI-hez szaladtunk és átkutattuk" - mondja Hadjikhani. Az agy vizsgálatakor hatalmas hullámot látott, amely lassan előrenyomult az agy hátsó pólusától.

A depolarizációs hullámok úgy mérnek, mint a vérnyomás

Hartings és Dreier most azon dolgoznak, hogy a koponya tetején keresztül észleljék a hullámokat. Ezután nem csak az intenzív osztályokon, hanem minden beteg és egészséges embernél rögzíthetnék a kórképeket. Eddig azonban az agysejtek normális tüzelése rá lett helyezve ezekre a jelekre, amelyek általában kis területekre korlátozódnak, amikor elektródákat csatolnak a fejbőrhöz. Hartings úgy véli, hogy csak egy számítógépes program képes kiszűrni ezt a jelzavart.

többet a témáról

Evolúció és agyfejlődés A mutációk megnövelték az emberi agyat

Végső soron a cél olyan gyógyszerek megtalálása, amelyek megállítják a fej hullámát. "Nagyon jó lenne, ha nemcsak hullámokat rögzítenék, hanem az adatokat is felhasználnám a betegek érdekében" - mondja Hartings.