Neurowissenschaftler neon-pink arm cast führte ihn und andere Forscher an der Washington University School of Medicine in St. Louis zu entdecken, die bisher unentdeckt neuronalen Impulse im menschlichen Gehirn, die aktiviert werden, nachdem eine Immobilisierung von Krankheit oder Verletzung.
Die Impulse erschien auf MRI-scans verwendet, um zu Messen die Aktivität des Gehirns von der Neurowissenschaftler und, später, zwei weitere Erwachsene, deren Arme waren in wirft. Die Forscher verglichen diejenigen, die MRT-Bilder mit scans der Wissenschaftler vor und nach Ihre Arme wurden in wirft.
Die scans zeigten, dass das Gehirn die wichtigsten schaltungen verantwortlich für die Bewegung in bestimmten Bereichen des Körpers getrennt, innerhalb von 48 Stunden von einer person trägt eine Besetzung, belastet die Bewegung in einen solchen Bereich. Auch während dieser Zeit, „Nichtnutzung Impulse“ entstand zur Aufrechterhaltung neuronaler Aktivität und ermöglichen die wichtigsten motor-schaltungen zu reaktivieren, wenn die Mobilität wiederhergestellt worden war, durch physikalische Therapie.
Die Ergebnisse, veröffentlicht online-16. Juni in Neuron, bieten Hinweise darauf, wie das Gehirn Milliarden von Neuronen — Zellen, die Nervenimpulse übertragen — kann mit rewire und Wiederherstellung der Wege nach der Verletzung oder Krankheit. Verständnis genau das, was ist hinter dieser Ausfallsicherheit führt möglicherweise zu neue Therapien für Menschen mit gebrochenen Gliedmaßen oder wiederherstellen von Pinselstrichen oder anderen fixierten Bedingungen.
„Viele Szenarien existieren, in der Neurologie, in denen eine person nicht verwenden eines Armes oder Beines und damit verbundene schaltkreise im Gehirn, die für einen längeren Zeitraum“, sagte senior-Autor Nico Dosenbach, MD, PhD, assistant professor für Neurologie. “Bietet die beste Versorgung der Patienten ist es wichtig zu verstehen, speziell, was Veränderungen in der Funktion des Gehirns. Genaue Verständnis und die Zuordnung dieser schaltungen führen kann, um Fortschritte in der Behandlung von Patienten, die verloren haben, die Verwendung Ihrer Glieder.“
Im Jahr 2015, Dosenbach — auch ein Assistent professor für Ergotherapie, Pädiatrie, Radiologie und biomedical engineering — trug die rosa Form für zwei Wochen trotz der Tatsache, er hatte keine Verletzung erfordert. Er hat genau zu erfassen hochwertiger Daten, die mit bildgebenden Verfahren des Gehirns zu bewerten neuronalen Netzen, die Steuerung der Bewegung.
Viele der Patienten Dosenbach behandelt im St. Louis Children ‚ s Hospital leiden unter Bedingungen, die Begrenzung der Mobilität und bewirken, dass Sie zu Gunsten einer Seite des Körpers. Eine gemeinsame Behandlung ist die constraint-induced movement-Therapie, auch bekannt als forced-use-Therapie, die lähmt der dominante arm mit einem cast, zwingt das Kind zur Nutzung der betroffenen arm.
„Mein Ziel war es, ein besseres Verständnis von dem, was meine Patienten erleben während der Therapie, obwohl ich anerkennen, es ist mehr schwierig für Sie aufgrund Ihrer Behinderungen,“ Dosenbach sagte.
Er wollte auch zu lokalisieren, eine Zeitleiste, Wann die einzelnen neuronale Veränderungen auftreten. Allgemein, Wissenschaftler sammeln MRT-Daten von Dutzenden von Menschen und Durchschnitt es. „Aber ich will nicht zu tun, weil jeder das Gehirn ist anatomisch anders, und bei der MRT-Daten gemittelt werden, alles verschwimmt,“ Dosenbach sagte.
So Dosenbach beschlossen, tragen eine Fiberglas-cast auf seinem dominanten, rechten arm. Es erstreckte sich von den Fingerspitzen bis knapp unter seine Schulter. Es war pink, der Lieblingsfarbe seiner Tochter, Maike, dann 2 Jahre alt.
Er trug es während der heißen, feuchten Sommer. Es juckte. Es war unbehaglich. Er hatte zu lernen, wie ändern Sie eine Windel mit einer hand.
Jeden Tag machte er sich auf Morgendämmerung liegen straff für 30 Minuten zum ruhen-state functional MRI. Er Tat dies für zwei Wochen sein arm war in einer Besetzung, sowie für die zwei Wochen vor und nach.
Während der sechs Wochen, Dosenbach trug auch Beschleunigungssensoren an beiden Handgelenken zu verfolgen, der motor Kraft seiner Arme, während grundlegende Aufgaben, wie das schreiben und verschieben von Objekten.
„Es war nicht schrecklich, nur unangenehm,“ Dosenbach erinnerte. “Aber ich sofort bemerkt, dass mein rechter arm wurde schlimmer, und meine linke hand wurde stärker. Es war viel schneller als jeder von uns erwartet.“
Die MRT-Daten zeigte, dass Gehirn-Veränderungen traten innerhalb von 48 Stunden. Darüber hinaus haben die Forscher gemessen, der eine Abnahme in Griff Kraft in seinem rechten arm — aus 124 Pfund Kraft, um 90 während der zwei Wochen trug er die Stimmen.
„Nachdem meine Besetzung entfernt wurde, meine Rechte hand fing an zu wachsen, stärker,“ Dosenbach sagte. „Meine linke wieder in seine ehemalige Rolle zu.“
Überrascht von solcher Elastizität, Dosenbach und die Studie der erste Autor, Dillan Newbold, MD, PhD student, führte das gleiche experiment auf zwei „crazy-in-einem-guten-Weg“ – Wissenschaftler — einer, der trug eine gelb fluoreszierende cast dekoriert in kritzeleien, die andere einen grünen Wald geworfen, die daran erinnerte kindheit Erinnerungen an camping.
Mit einem Ruhe-Zustand funktionale MRI-Scans, haben die Forscher identifiziert und gemessen, die genaue Regionen in jedem einzelnen Gehirn kontrolliert jede gegossene arm, die Prüfung von mehr als 20 Stunden Tonaufnahmen für jede person. Diese Techniken ermöglichten es den Forschern, zu entdecken und zu charakterisieren, die Impulse.
Ihre MRT-Daten nahezu gespiegelt Dosenbach ist. Die Ergebnisse zeigten, dass der Nichtnutzung von jedem arm verursacht, die Nervenzellen zu trennen von dem rest des Gehirns mit dem motorischen system innerhalb von zwei Tagen. Newbold ‚ s Analyse ergab, dass in der gesamten Zeit werden die Modelle getragen wurden, spontane Impulse gepflegt Aktivität im stillgelegten schaltungen, bis die Neuronen begann zu Schießen wieder, wenn Mobilität wiedergewonnen wurde.
„Das finden der spontanen Impulsen war unglaublich“, sagte Newbold. “Man kann die Menschen regungslos, doch Ihre Neuronen scheinen zu schützen, das Gehirn komplett abschalten, wenn Sie nicht verwendet wird. Mehr Forschung ist notwendig, aber dies war der aufregendste Teil der Studie, weil die klinischen Implikationen.“