易受疾病影响的大脑区域可能缺乏来自血液供应的足够能量
据宾夕法尼亚州立大学的研究人员称，大脑中易受阿尔茨海默氏症等神经退行性疾病影响的区域，其血管网络密度往往低于大脑的其他区域，血管网络通过血液为大脑提供能量。他们开发了新的地图，展示了老鼠大脑不同区域的血管细胞和结构的差异，这可能有助于他们了解血管供应与神经疾病之间的关系。
大脑健康依赖于身体血管系统(包括静脉和动脉)提供的有效能量供应和废物清除。尽管只有2%体重,大脑消耗身体20%的能量。
功能失调的脉管系统与许多神经退行性疾病有关。然而，科学家对血管网络(包括微小的微血管)在不同大脑区域的组织方式以及血管系统和关键脑细胞类型(如神经元)之间的关系了解有限。
该研究小组的部分负责人是神经和神经科学学院的副教授Yongsoo Kim行为科学宾夕法尼亚州立医学院的研究人员发现，大脑中处理运动和运动的区域感觉信息有高度的血管。他们还发现，大脑中合成和处理不同信息的关联区域，其血管系统的程度往往较低。
金说:“随着人们年龄的增长，大脑血管的丧失或阻塞会进一步降低那些血管网络基线不那么强健的区域的能量供应。”“因此，关联区域的神经元可能会加速细胞死亡这与认知能力下降有关。”
根据研究人员的说法，缓解认知衰退的研究历来专注于针对神经元以防止细胞损失，而对理解大脑环境(即能量供应)如何促进神经退行性过程的关注较少。他们假设神经元的损失衰老可能是大脑能量基础设施功能失调的结果。金说，由于组成血管系统的血管和细胞的尺寸很小，以及其复杂的连接，研究大脑的血管网络具有挑战性。
“这就像在三维空间中找出蜘蛛网的每一根线及其连接，”金说。为了了解血管网络是如何组织的，并了解它与哺乳动物大脑中不同神经元细胞类型的关系，研究小组使用高分辨率的三维映射方法来检查成年小鼠大脑中的血管、周细胞(控制血液供应和血管通透性的细胞)和关键神经元细胞类型的完整结构。“我们的方法是生成一个类似于谷歌地图的全面地图，以查看整个老鼠大脑的详细细胞结构。”
使用复杂的算法和串行双光子断层扫描技术(一种以单细胞分辨率成像生物体横截面的技术)，Kim和同事们生成了整个老鼠大脑的血管系统地图。他们还对不同类型的脑细胞进行基因标记，以比较不同区域血管的密度和空间位置。他们的研究结果发表在细胞的报道6月21日。
考虑到他们发现易受神经退行性疾病影响的区域往往血管网络密度较低，Kim和他的同事们正在比较正常衰老小鼠和携带阿尔茨海默症风险因素的小鼠之间的脑血管网络变化。他们希望收集证据来支持他们的假设，即大脑血管系统的变化会导致神经功能障碍与认知能力下降．从长远来看，他们的研究可能为预防与年龄有关的脑损伤提供线索和治疗靶点。
金说:“了解能量平衡及其故障是如何导致大脑疾病的，这有助于预防与年龄有关的神经退行性变。”“我们的研究为检查血管网络和神经元细胞类型之间的关系以及这些系统的变化如何导致不同的大脑疾病提供了一个基本的基线。”
