Kronik, nörolojik bir beyin hastalığı olan şizofreni, dünya çapında milyonlarca insanı etkiliyor. Bir kişinin düşünceleri, duyguları ve davranışları arasında bir kırılmaya neden olur. Belirtiler arasında sanrılar, halüsinasyonlar, düşünceleri işleme koymada zorluk ve genel bir motivasyon eksikliği yer alır. Şizofreni hastaları genel nüfusa göre daha yüksek intihar oranına ve daha fazla sağlık sorununa ve daha düşük bir yaşam beklentisine sahiptir.

Şizofreninin tedavisi yoktur, ancak onu daha etkili bir şekilde tedavi etmenin anahtarı, nasıl ortaya çıktığını daha iyi anlamaktır. Japonya'daki Tokai Üniversitesi'nde uygulamalı biyokimya profesörü olan Ryuta Mizutani'ye göre bu, beyin dokusunun yapısını incelemek anlamına geliyor. Spesifik olarak, farklılıkları olabildiğince açık bir şekilde görmek için şizofreni hastalarının beyin dokularını iyi ruh sağlığı olan kişilerinkilerle karşılaştırmak anlamına gelir.

“Dünyada bu araştırmayı yapabileceğiniz çok az yer var. Beyin dokularının 3 boyutlu analizi olmadan bu çalışma mümkün olmazdı. " - Ryuta Mizutani, profesör, Tokai Üniversitesi

Mizutani, "Şizofreni için mevcut tedavi, nasıl doğrulayacağımızı bilmediğimiz birçok hipoteze dayanmaktadır" dedi. "İlk adım, beyni analiz etmek ve nasıl farklı bir şekilde oluşturulduğunu görmektir."

Bunu yapmak için, Mizutani ve birkaç uluslararası kurumdan meslektaşları, sekiz küçük beyin dokusu örneği topladı - dördü sağlıklı beyinlerden ve dördü şizofreni hastalarından, hepsi post-mortem topladı - ve onları İleri Foton'un ışın hattı 32-ID'sine getirdi. Kaynak (APS), DOE'nin Argonne Ulusal Laboratuvarındaki ABD Enerji Bakanlığı (DOE) Bilim Ofisi Kullanıcı Tesisi.

APS'de ekip, bu dokuların üç boyutlu görüntülerini yakalamak için güçlü X ışınları ve yüksek çözünürlüklü optikler kullandı. (Araştırmacılar Japonya'daki Super Photon Ring 8-GeV [SPring-8] ışık kaynağı tesisinde benzer görüntüler topladılar.) APS'de kullanılan X-ışını optiğinin çözünürlüğü 10 nanometreye kadar çıkabilir. Bu, ortalama kırmızı kan hücresinin genişliğinden yaklaşık 700 kat daha küçük ve bir damla kanda bu hücrelerden beş milyon var.

Mizutani, "Dünyada bu araştırmayı yapabileceğiniz çok az yer var" dedi. "Beyin dokularının 3D analizi olmadan bu çalışma mümkün olmazdı."

Argonne'un X-ışını Bilimi Bölümünde fizikçi olan Vincent De Andrade'ye göre, görüntülenen nöronlar santimetre uzunluğunda olabileceğinden, yüksek çözünürlükte görüntü yakalamak bir zorluk teşkil ediyor. Nöron, vücudun işlevlerini kontrol etmek için bilgileri diğer hücrelere ileten sinir sistemi içindeki bir hücre olan beynin temel çalışma birimidir. İnsan beyninde çeşitli boyut ve şekillerde bu nöronlardan yaklaşık 100 milyar bulunur.

De Andrade, "Numune, nöronları numune boyunca izlemek için X-ışını demetinden geçmelidir" dedi. "X-ışını mikroskobumuzun görüş alanı yaklaşık 50 mikron, yaklaşık bir insan saçı genişliği ve bu nöronları birkaç milimetreden fazla takip etmeniz gerekiyor."

Bu görüntülerin gösterdiği şey, bu nöronların yapılarının her şizofreni hastasında benzersiz şekilde farklı olduğudur ve Mizutani'nin söylediği gibi, hastalığın bu yapılarla ilişkili olduğunun kanıtıdır. Sağlıklı nöronların görüntüleri nispeten benzerken, şizofreni hastalarının nöronları hem sağlıklı beyinlerden hem de birbirlerinden çok daha fazla sapma gösterdi.

Mizutani, nöron yapılarının hastalığın başlangıcıyla tam olarak nasıl ilişkili olduğunu anlamak ve şizofreninin etkilerini hafifletebilecek bir tedavi geliştirmek için daha fazla çalışmaya ihtiyaç olduğunu söyledi. X-ışını teknolojisi gelişmeye devam ettikçe - örneğin, APS'nin parlaklığını 500 kata kadar artıracak büyük bir yükseltmeden geçmesi planlanıyor - sinirbilimciler için olanaklar da artacak.

De Andrade, "APS yükseltmesi görüntüleme için daha iyi hassasiyet ve çözünürlük sağlayacak, beyindeki nöronları haritalama sürecini daha hızlı ve daha hassas hale getirecek" dedi. "Sinaptik bağlantıları yakalamak için 10 nanometreden daha iyi çözünürlüklere ihtiyacımız olacaktı, bu da kapsamlı bir nöron haritalaması için kutsal kaselerdir ve bunlar yükseltme ile elde edilebilir olmalıdır."

De Andrade, elektron mikroskobu küçük hayvanların beyinlerini haritalamak için (örneğin meyve sinekleri) kullanılırken, bu tekniğin, fare gibi daha büyük bir hayvanın beynini tam olarak değil, uzun zaman alacağını belirtti. İnsan beyni. Ultrabright, APS'dekiler gibi yüksek enerjili X-ışınlarının süreci hızlandırabileceğini ve teknolojideki ilerlemelerin bilim insanlarının beyin dokusunun daha eksiksiz bir resmini elde etmelerine yardımcı olacağını söyledi.

Mizutani gibi sinirbilimciler için nihai hedef, şizofreni gibi beyin hastalıklarından muzdarip daha az insan.

"Sağlıklı ve şizofreni hastaları arasındaki beyin yapısındaki farklılıklar zihinsel bozukluklarla bağlantılı olmalıdır" dedi. "İnsanları sağlıklı kılmanın bir yolunu bulmalıyız."

###

Mizutani ve ekibi sonuçlarını Translasyonel Psikiyatri.

Gelişmiş Foton Kaynağı Hakkında

Argonne Ulusal Laboratuvarı'ndaki ABD Enerji Dairesi'nin Gelişmiş Foton Kaynağı (APS), dünyanın en verimli X-ışını ışık kaynağı tesislerinden biridir. APS, malzeme bilimi, kimya, yoğun madde fiziği, yaşam ve çevre bilimleri ve uygulamalı araştırma alanlarında çeşitli araştırmacı topluluğuna yüksek parlaklıkta X-ışını huzmeleri sağlar. Bu röntgenler, malzemelerin ve biyolojik yapıların keşfi için idealdir; temel dağılım; kimyasal, manyetik, elektronik durumlar; ve hepsi de ülkemizin ekonomik, teknolojik ve fiziksel refahının temeli olan pillerden yakıt enjektör spreylerine kadar geniş bir teknolojik öneme sahip mühendislik sistemleri yelpazesi. Her yıl 5,000'den fazla araştırmacı, etkili keşifleri detaylandıran 2,000'den fazla yayın üretmek ve diğer X-ışını ışık kaynağı araştırma tesislerinin kullanıcılarından daha hayati biyolojik protein yapılarını çözmek için APS'yi kullanıyor. APS bilim adamları ve mühendisleri, ilerleyen hızlandırıcı ve ışık kaynağı operasyonlarının kalbinde yer alan teknolojiyi yeniler. Bu, araştırmacılar tarafından ödüllendirilen aşırı parlak X-ışınları üreten yerleştirme cihazlarını, X-ışınlarını birkaç nanometreye odaklayan lensleri, X-ışınlarının incelenen örneklerle etkileşimini en üst düzeye çıkaran enstrümantasyonu ve toplanan yazılımları içerir. APS'deki keşif araştırmalarından kaynaklanan çok miktarda veriyi yönetir.

Bu araştırma, Argonne Ulusal Laboratuvarı tarafından DE-AC02-06CH11357 Sözleşmesi uyarınca DOE Bilim Ofisi için işletilen bir ABD DOE Bilim Ofisi Kullanıcı Tesisi olan Gelişmiş Foton Kaynağı'nın kaynaklarını kullanmıştır.

Argonne National Laboratory bilim ve teknolojideki ulusal sorunların çözümünde çözümler arar. Ülkenin ilk ulusal laboratuarı olan Argonne, neredeyse her bilimsel disiplinde en ileri temel ve uygulamalı bilimsel araştırmaları yürütmektedir. Argonne araştırmacıları, yüzlerce şirket, üniversite ve federal, eyalet ve belediye kurumundan araştırmacılarla, kendi sorunlarını çözmelerine, Amerika'nın bilimsel liderliğini ilerletmelerine ve ülkeyi daha iyi bir geleceğe hazırlamalarına yardımcı olmak için yakın bir şekilde çalışmaktadır. 60'tan fazla ülkeden çalışanlarıyla Argonne, ABD Enerji Bakanlığı'nın UChicago Argonne, LLC tarafından yönetilmektedir.

ABD Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi ABD'deki fizik bilimleri temel araştırmalarının en büyük destekçisidir ve zamanımızın en acil zorluklarından bazılarını ele almak için çalışmaktadır. Daha fazla bilgi için https: //enerji.gov /bilim.