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Windows into 老年痴呆症’s: How scientists are revealing the brain’s inner workings

痴呆研究的一大障碍是人类的头颅骨。无法直接观察大脑意味着科学家不得不开发独创的方法来可视化阿尔茨海默氏症等疾病中大脑中发生的事情。我们称这个研究领域为神经成像。

最早的研究

一百多年前,一位德国医生使用当时最先进的成像技术来首先描述患有这种疾病的人的大脑变化,后来人们以他的名字命名。 Alois 老年痴呆症将为德国纺织工业开发的染料应用于患有这种疾病的人捐赠的大脑组织的薄片中。这些染料显示出两个蛋白(淀粉样蛋白和tau蛋白)聚集在一起形成斑块和缠结的区域。使用显微镜,阿尔茨海默氏症能够清楚地看到这些蛋白质堆积,从而可以制作出以下附图。

alois-alzheimer-1911-插图

Drawings published by Dr Alois 老年痴呆症 in 1911

尽管Alzheimer博士的发现对于发现该疾病的关键方面至关重要,但他无法想象,几十年来科学家将拥有使他们能够看到患有这种疾病的人的大脑的技术。

结构成像

当扫描用于产生静态图像或大脑的“快照”时,这称为结构成像。 X射线是产生结构图像的第一批扫描,但虽然有助于查看骨折的骨头,但在检查大脑软组织方面却很少使用。

但是,磁共振成像(MRI)扫描使用强大的磁铁来产生可以揭示大脑内部解剖结构的高质量结构图像。在阿尔茨海默氏病中,随着神经细胞死亡,大脑区域开始萎缩–MRI扫描可以告诉我们大脑的哪个区域受影响最大。下图显示了阿尔茨海默氏症患者健康大脑旁的大脑的结构MRI扫描。您会看到患有阿尔茨海默氏症的人在大脑外部和内部空间中都有更多的黑色空间。这是重要神经细胞丢失的地方,这是导致诸如记忆力减退,精神错乱和性格改变等症状的常见原因。

图片:剑桥大学的Julio Acosta-Cabronero

图片:剑桥大学的Julio Acosta-Cabronero

功能成像

一些扫描不仅可以记录大脑的结构,还可以记录活动-实时在大脑中发生的事情。我们称这种功能成像。例如,功能性MRI(fMRI)扫描可测量任一时刻大脑特定部位使用的血液量。这样一来,科学家就可以得出有关该区域在特定任务中的活跃程度的结论,例如,当我们形成新的记忆时。这些知识不仅对帮助研究人员了解阿尔茨海默氏病等疾病的大脑如何发展至关重要,而且对于开发更准确的技术来检测和诊断它们至关重要。

这些类型的大脑扫描可以帮助我们学习更多有关大脑以及像阿尔茨海默氏病这样的疾病的知识,而下一代扫描则可以提供更详细的人脑运作窗口。

诊断扫描?

脑部扫描的一种潜在的未来应用是对阿尔茨海默氏病的准确诊断。目前,医生通过结合多种测试(包括记忆力测试)对阿尔茨海默氏病进行诊断。医生可以使用脑部扫描来查找与阿尔茨海默氏症或其他形式的痴呆症相关的大脑特征性变化,并排除其他可能的记忆问题原因,例如中风或肿瘤。

但是,只有在验尸后检测到的脑组织中存在阿尔茨海默氏博士鉴定出的两种蛋白质(淀粉样蛋白和tau蛋白)时,才能做出明确的诊断。仍然认为这两种蛋白质是该疾病的罪魁祸首。了解它们如何积累和传播是阿尔茨海默氏症研究的主要目标。现在,大脑扫描技术的巨大进步使研究人员能够看到活人大脑内部的淀粉样蛋白和tau蛋白。有趣的是,他们使用的成像程序与Alzheimer博士100年前使用的成像程序有些相似。

正电子发射断层扫描(PET)扫描使用的染料与Alzheimer博士使用的方法几乎相同。但是,这些现代染料带有放射性“标签”,可以通过注射方式送给患有阿尔茨海默氏症的人。染料被设计为通过血液传播到大脑,并与淀粉样蛋白或tau蛋白结合。然后使用PET机器扫描大脑,然后通过检测从染料发出的辐射来生成突出显示目标蛋白热点的图像。

PET扫描图-ARUK

人们认为,淀粉样蛋白在大脑中的积累开始于阿尔茨海默氏病的记忆问题大约十年之前。淀粉样蛋白成像已经在研究实验室中进行了多年,但尽管如此,医生并未常规使用它来诊断疾病。造成这种情况的一个重要原因是,有些人似乎在出现淀粉样蛋白斑块时没有记忆问题,即所谓的“无症状阿尔茨海默氏病”。显然,与仅淀粉样蛋白堆积相比,该疾病的发生还更多。

研究人员只是在开发可以在大脑中成像tau的扫描。英国资助的阿尔茨海默氏症研究人员正忙于使用这些创新的tau成像PET扫描来更好地了解阿尔茨海默氏症和其他痴呆症的发展方式。我们希望这些扫描能增进我们对这些疾病的了解,帮助我们开发新的治疗方法,并让我们确定像阿尔茨海默氏症这样的未来治疗方法在哪些方面可能最有效。

自阿尔茨海默氏症首次描述该病以来,神经影像学已经走了一百多年。工程和科学方面的进步有可能在对抗痴呆症方面取得更大的进步,我们的研究人员正在引领这一趋势。

1 Comment

  1. 卡米尔·克莱伯恩 于2017年12月9日下午12:14

    I am a nurse who has been caring for my father , past 10 years, with 老年痴呆症’s and recently died
    我有兴趣讲他的故事,因为我每个月都在想着他的人生秘诀
    我对他如何忘记很多事情最感兴趣,但是某些途径从未消失
    虽然最后他无法吞咽,但在他去世前四天,他以名字将我介绍给一名护生
    他总是感谢别人,握手或眨眨眼

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罗宾·布里斯本

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