Model Komputer Terbaru Dapat Memetakan Pembuluh Darah Otak yang Terkena Traumatis

Para ilmuwan dari Imperial College London menciptakan model komputer cedera otak traumatis (TBI) baru yang telah memetakan pembuluh darah di otak tikus pada resolusi tertinggi.

Mereka percaya model komputer TBI baru dapat membantu meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana pembuluh darah dipengaruhi oleh cedera jenis ini. Model ini juga membantu para peneliti mempelajari efek pada lapisan pelindung yang membungkus penghalang darah-otak yang melindungi otak dari molekul dan patogen berbahaya yang beredar.

Peneliti kekaisaran telah menciptakan model komputer cedera otak traumatis (TBI) yang memetakan pembuluh darah di otak tikus dalam resolusi tertinggi.

Mereka mengatakan model dapat membantu meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana pembuluh darah dipengaruhi oleh TBI, serta efeknya pada lapisan pelindung yang membungkusnya yang dikenal sebagai sawar darah-otak (BBB), yang melindungi otak dari molekul dan patogen berbahaya yang beredar. .

"Pendekatan unik kami menjelaskan peran yang tidak diketahui dari anatomi vaskular dan tegangan geser dalam seberapa besar kekuatan mengalir melalui otak." kata Dr Siamak Khosroshahi Sekolah Teknik Desain Dyson. Dikutip dari laman imperial.ac.uk

Para peneliti mengatakan jika metode mereka diterjemahkan ke dalam otak manusia, simulasi komputer baru dapat membantu meningkatkan pemahaman tentang bagaimana TBI dikembangkan dan bagaimana mengobati dan mencegahnya. Simulasi juga dapat membantu menggantikan model hewan TBI yang menawarkan potensi untuk mengurangi penggunaan hewan dalam penelitian otak.

Memahami TBI sangat penting karena merupakan penyebab paling umum kecacatan kronis pada orang di bawah 40 tahun. TBI terjadi akibat pukulan atau sentakan keras di kepala, sering terjadi selama kecelakaan lalu lintas, jatuh, dan penyerangan.

Gejala TBI termasuk sakit kepala, pusing, kelelahan, lekas marah, dan gangguan memori. Kekuatan yang dipertahankan selama TBI diketahui mempengaruhi pembuluh darah, tetapi detail halus dari hubungan antara kekuatan mekanik dan energi vaskular adalah misteri.

Para peneliti telah menciptakan model komputer yang memetakan jaringan pembuluh di dalam otak dalam resolusi tertinggi yang pernah ada, menggabungkan pembuluh darah otak tikus yang hanya berdiameter 10 mikron.

Menggunakan model baru, para ilmuwan menemukan bahwa pembuluh darah yang berdekatan mempertahankan tingkat stres yang berbeda secara signifikan tergantung pada keselarasan mereka. Misalnya, pembuluh darah pada sudut 90 derajat lebih kecil kemungkinannya untuk rusak, dan tim menemukan pembuluh darah dapat diregangkan hingga 14 persen dari panjangnya sebelum cedera. Namun, peregangan lebih dari 14 persen dari panjang aslinya akan mengakibatkan cedera.

Para peneliti mendemonstrasikan menggunakan model tikus bahwa permeabilitas sawar darah otak yang lebih besar terjadi pada TBI karena gangguan pembuluh darah, yang terbukti segera setelah cedera. Mereka juga berharap model mereka dapat memberikan cara yang lebih objektif untuk menilai sistem perlindungan seperti helm. Namun, penelitian pada manusia diperlukan untuk mengkonfirmasi temuan mereka sebelum model dapat memprediksi risiko cedera pada manusia.

Khosroshahi mengatakan pendekatan unik kami menjelaskan peran yang tidak diketahui dari anatomi vaskular dan tekanan geser dalam seberapa besar kekuatan mengalir melalui otak. Pemahaman baru ini dapat berkontribusi untuk meningkatkan diagnosis dan pencegahan TBI.

Model baru yang menarik ini memberikan wawasan tentang cara cedera kepala menyebabkan pendarahan otak.

Profesor David Sharp Departemen Ilmu Otak mengatakan sejauh mana BBB memungkinkan molekul masuk ke otak dikenal sebagai permeabilitas.

Penghalang dapat menjadi lebih permeabel setelah cedera, membuatnya lebih mungkin untuk membiarkan molekul pro-inflamasi mencapai otak dan mengantarkan cedera lebih lanjut.