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Cómo la carrocería controla temperatura del cerebro: el efecto que blinda de la temperatura del flujo de sangre cerebral

Las tentativas de enfriar el cerebro para reducir daño del recorrido y del otro traumatismo craneal pueden hacer frente a un obstáculo importante: los dispositivos de enfriamiento actuales no pueden penetrar muy profundamente en el cerebro.

Los científicos en la Facultad de Medicina de la universidad de Washington en St. Louis utilizaron ratas para validar un “frío que blindaba” el efecto del flujo de sangre que predijeron previamente teóricamente. El efecto que blinda, creado por una gran cantidad de sangre caliente que inunda continuamente el tejido cerebral, previene una caída en temperaturas alrededor de la culata de cilindro de penetrar más allá de cierta profundidad en el cerebro.

Muchas juicios clínicas en curso intentan reducir temperaturas del cerebro a través de las unidades de refrigeración incorporadas en los sombreros u otros dispositivos que rodean la culata de cilindro. Sin embargo, las nuevas conclusión, publicadas en línea este mes en el gorrón de la fisiología aplicada, sugieren en la mayoría de los pacientes que tales técnicas no podrán derrotar la regla de temperatura natural se incorporaron al cerebro vía el sistema de la sangre.

“En seres humanos adultos, el largo característico que esta clase de asalto frío aparece penetrar es aproximadamente un décimo de una pulgada, dejando la temperatura de aproximadamente 6 pulgadas del tejido cerebral sin cambios,” dice autor a Dmitriy mayor Yablonskiy, Ph.D., profesor de la radiología en la Facultad de Medicina y de la física en artes y ciencias. “Nuestras conclusión sugieren que sean las juicios de la razón de esta clase hayan producido hasta ahora resultados contrarios porque no estamos enfriando suficiente del cerebro.”

La cantidad de sangre que atraviesa el tejido cerebral determina el fragmento del efecto que blinda. Los niños jovenes, niños y particularmente los recién nacidos tienen cerebros más pequeños con un flujo de sangre más inferior y pueden ser más susceptibles a una unidad de refrigeración alrededor de la culata de cilindro. Pero para otros pacientes, Yablonskiy afirma, una diversa aproximación es necesario.

El frío retrasa el índice de reacciones químicas, potencialmente reduciendo las reacciones que causan daño permanente en pacientes con el recorrido y el otro traumatismo craneal. Las tentativas de crear este efecto en animales eran bastante acertadas inspirar esfuerzos de adaptar la aproximación para las juicios humanas.

“El problema ha sido que no tenemos ninguna idea cuál la temperatura del cerebro humano es y ninguna manera de medirla corta de la cirugía, que apenas no es lo mismo que temperatura de medición en un cerebro intacto,” explicamos a Yablonskiy, que es también profesor del adjunto de la física en la escuela de artes y de ciencias.

Alex Sukstanskii, Ph.D., científico mayor de la investigación en el laboratorio de Yablonskiy, matemáticas usadas y la física para desarrollar una teoría de hasta dónde el frío penetraría en el cerebro. Sukstanskii y sus colegas presumieron que el pelo, la piel, el hueso y el líquido cerebroespinal rodeando el cerebro no impedirían substancialmente la penetración del frío. Pero pensaron que los enormes volúmenes de sangre que atraviesan el cerebro probarían mucho más resistente. Mientras que el cerebro explica solamente el cerca de 2 por ciento de la masa de la carrocería, utiliza el 20 por ciento de la admisión total del oxígeno, que es entregada por el flujo de sangre.

Las reacciones químicas entre las neuronas que son la base de pensamiento son también generadores importantes del calor. Yablonskiy ha especulado previamente que el flujo de sangre puede aumentar a las áreas activas del cerebro en parte para llevar ese calor.

La teoría de Sukstanskii, publicada en 2004, sugerida que la distancia a la cual el frío podría alcanzar en el cerebro, que llamaron el largo característico, cayó lejos mientras que la cantidad de sangre que fluía en el cerebro aumentó.

“Matemáticamente hablando, el largo característico es inverso proporcional a la raíz cuadrada del flujo de sangre,” Yablonskiy dice.

Para validar la teoría, el autor importante Mingming Zhu, un asistente de investigación graduado, los dispositivos de temperatura-medición minúsculos insertados conocidos como pares termoeléctricos en cerebros de la rata y temperatura medida del tejido cerebral en las diversas profundidades.

En un segundo grupo de ratas, Zhu utilizó las microesferas, bolas minúsculas del poliestireno etiqueta con los isótopos radioactivos, para fijar el flujo de sangre. Él inyectó las microesferas, que eran apenas grandes bastante conseguir adheridas en los capilares del cerebro, en los corazones de la rata. Él entonces contó el número de microesferas en las regiones dominantes del cerebro para fijar el flujo de sangre.

Igualando un inventario detallado de características fisiológicas entre los dos grupos de ratas, incluyendo ritmo cardíaco, la presión arterial, el pH y la concentración de oxígeno y de dióxido de carbono, Zhu podrían estimar el flujo de sangre del cerebro en el grupo cuyas temperaturas del cerebro él había fijado. Sus resultados igualaron de cerca las predicciones de la teoría de Sukstankii.

“Ahora que sabemos nuestra teoría es válida, podemos utilizar lo que sabemos sobre el flujo de sangre en diversos tipos de pacientes, calculamos el largo característico de esta coraza fría y hacemos las predicciones en como cuál será la distribución de la temperatura en el cerebro,” Yablonskiy decimos.

“Ahora también lo entendemos porqué las tentativas de utilizar la hipotermia para el tratamiento de la lesión cerebral en ratas eran encouraging,” agregamos. Las “ratas tienen un metabolismo más rápido y flujo de sangre más alto, haciendo su largo que blinda característico proporcional más pequeño. Pero el cerebro de la rata es ya tanto más pequeño que éste todavía sale del sitio para que el enfriamiento penetre en su cerebro.”

Yablonskiy y los colegas incluyendo el co-autor José J.H. Ackerman, Ph.D., el profesor de Guillermo Greenleaf Eliot y silla de la química en la escuela de artes y de ciencias, han estado desarrollando una manera de utilizar unidades de resonancia magnética de la proyección de imagen para fijar temperatura no invasor en el cerebro humano. Yablonskiy, Ackerman, que es también profesor del profesor de la radiología y de la investigación de la química en remedio, y sus colegas esperan aplicar esta aproximación pronto para validar más lejos sus teorías.

Yablonskiy anticipa que su grupo de investigación tendrá otras oportunidades de ayudar a ajustar tentativas de utilizar hipotermia para reducir la lesión cerebral. Él observa que otras aproximaciones para inducir la hipotermia considerada incluyen actualmente el enfriamiento de la carrocería entera de una vez y la inserción de los dispositivos de enfriamiento en las arterias que suministran el cerebro sangre.