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Como o corpo controla a temperatura do cérebro: o efeito de protecção da temperatura da circulação sanguínea cerebral

As tentativas de refrigerar o cérebro para reduzir ferimento do curso e do outro traumatismo principal podem enfrentar um obstáculo significativo: os dispositivos refrigerando actuais não podem penetrar muito profundamente no cérebro.

Os cientistas na Faculdade de Medicina da universidade de Washington em St Louis usaram ratos para validar um “frio que protege” o efeito da circulação sanguínea que previram previamente teòrica. O efeito de protecção, criado pelas grandes quantidades de sangue morno que perfuse continuamente o tecido de cérebro, impede uma gota nas temperaturas em torno da cabeça da penetração além de alguma profundidade no cérebro.

Muitos ensaios clínicos em curso tentam reduzir temperaturas do cérebro através das unidades refrigerando incorporadas nos chapéus ou nos outros dispositivos que cercam a cabeça. Contudo, os resultados novos, publicados em linha este mês no jornal de fisiologia aplicada, sugerem na maioria de pacientes que tais técnicas serão incapazes de derrotar o regulamento de temperatura natural construíram no cérebro através do sistema do sangue.

“Em seres humanos adultos, o comprimento característico que este tipo do assalto frio parece penetrar é aproximadamente um décimo de uma polegada, deixando a temperatura de aproximadamente 6 polegadas do tecido de cérebro inalterada,” diz autor Dmitriy superior Yablonskiy, Ph.D., professor da radiologia na Faculdade de Medicina e da física nas artes e nas ciências. “Nossos resultados sugerem que as experimentações da razão deste tipo produzam até agora resultados incompatíveis sejam porque nós não estamos refrigerando bastante do cérebro.”

A quantidade de sangue que corre através do tecido de cérebro determina a extensão do efeito de protecção. As jovens crianças, infantes e em particular neonatos têm cérebros menores com mais baixa circulação sanguínea e podem ser mais suscetíveis a uma unidade refrigerando em torno da cabeça. Mas para outros pacientes, Yablonskiy afirma, uma aproximação diferente é necessário.

O frio retarda a taxa de reacções químicas, retardando potencial as reacções que causam ferimento permanente nos pacientes com curso e o outro traumatismo principal. As tentativas de criar este efeito nos animais eram bem sucedidas bastante inspirar esforços para adaptar a aproximação para experimentações humanas.

“O problema foi que nós não temos nenhuma ideia o que a temperatura do cérebro humano é e nenhuma maneira da medir curto da cirurgia, que apenas não é a mesma que a temperatura de medição em um cérebro intacto,” explicamos Yablonskiy, que é igualmente um professor da adjunção da física na escola das artes e das ciências.

Alex Sukstanskii, Ph.D., um cientista superior da pesquisa no laboratório de Yablonskiy, matemática usada e física para desenvolver uma teoria de como o frio distante penetraria no cérebro. Sukstanskii e seus colegas supor que o cabelo, a pele, o osso e o líquido cerebrospinal cercando o cérebro não impediriam substancialmente a penetração do frio. Mas pensaram que os volumes tremendos de sangue que correm através do cérebro provariam muito mais resistente. Quando o cérebro esclarecer somente aproximadamente 2 por cento da massa do corpo, usa 20 por cento da entrada total do oxigênio, que é entregada pela circulação sanguínea.

As reacções químicas entre os neurónios que são a base do pensamento são igualmente geradores significativos do calor. Yablonskiy tem especulado previamente que a circulação sanguínea pode aumentar às áreas activas do cérebro na parte para levar esse calor.

A teoria de Sukstanskii, publicada em 2004, sugerida que a distância a que o frio poderia alcançar no cérebro, que chamaram o comprimento característico, deixasse cair fora enquanto a quantidade de sangue que flui no cérebro aumentou.

“Matematicamente falando, o comprimento característico é inversamente proporcional à raiz quadrada da circulação sanguínea,” Yablonskiy diz.

Para validar a teoria, o autor principal Mingming Zhu, um assistente de pesquisa graduado, os dispositivos demedição minúsculos introduzidos conhecidos como pares termoeléctricos em cérebros do rato e a temperatura medida do tecido de cérebro em várias profundidades.

Num segundo o grupo de ratos, Zhu usou as microsfera, bolas minúsculas do poliestireno etiquetadas com isótopos radioactivos, para avaliar a circulação sanguínea. Injectou as microsfera, que eram apenas grandes bastante obter coladas nos capilares do cérebro, nos corações do rato. Contou então o número de microsfera nas regiões chaves do cérebro para avaliar a circulação sanguínea.

Combinando um inventário detalhado de características fisiológicos entre os dois grupos de ratos, incluindo a frequência cardíaca, a pressão sanguínea, o pH e a concentração de oxigênio e de dióxido de carbono, Zhu poderiam calcular a circulação sanguínea do cérebro no grupo cujas temperaturas do cérebro tinha avaliado. Seus resultados combinaram pròxima as previsões da teoria de Sukstankii.

“Agora que nós sabemos nossa teoria é válida, nós podemos usar-se o que nós sabemos sobre a circulação sanguínea em vários tipos de pacientes, calculamos o comprimento característico deste protector frio e fazemos as previsões qual a distribuição da temperatura no cérebro será como,” em Yablonskiy dizemos.

“Nós agora igualmente compreendemo-lo porque as tentativas de usar a hipotermia para o tratamento da lesão cerebral nos ratos eram encorajadoras,” adicionamos. Os “ratos têm um metabolismo mais rápido e a circulação sanguínea mais alta, fazendo seu comprimento de protecção característico proporcional menor. Mas o cérebro do rato é já tanto menor que este ainda sae da sala para que refrigerar penetre durante todo seu cérebro.”

Yablonskiy e os colegas que incluem o co-autor Joseph J.H. Ackerman, Ph.D., professor de William Greenleaf Eliot e cadeira da química na escola das artes e das ciências, têm desenvolvido uma maneira de usar unidades da ressonância magnética para avaliar não invasora a temperatura no cérebro humano. Yablonskiy, Ackerman, que é igualmente professor do professor da radiologia e da pesquisa da química na medicina, e seus colegas esperam aplicar logo esta aproximação para validar mais suas teorias.

Yablonskiy antecipa que seu grupo de investigação terá umas oportunidades mais adicionais de ajudar a ajustar tentativas de usar a hipotermia para reduzir a lesão cerebral. Nota que outras aproximações para induzir a hipotermia actualmente considerada incluem refrigerar o corpo inteiro de uma vez e a introdução de dispositivos refrigerando nas artérias que fornecem o cérebro com o sangue.