在大脑中发现温度变化影响神经元的活动

去年夏天,毁灭性的大火肆虐在西伯利亚冰冻地区,阿拉斯加和加拿大。他们在一定程度上造成全球气温上升,加速土壤中细菌的能力,对植物和动物的代谢物质。这些环境现象证明physics-temperature的基本原则是一个化学反应的主要组件之一,甚至看似微小的变化可能导致灾难性的影响。热西伯利亚的泥炭沼泽的速度比它可以把碳释放到大气中,你让野火hands-even气温在零度以下。

研究人员现在知道这背后的物理环境的现象也适用于大脑活动。在发表的一篇论文《神经工程,研究人员发现小增加时,其温度刺激大脑可以深刻地改变大脑活动,有时与负面影响。

史蒂文·希夫,医学博士,副主席全球卫生在耶鲁大学医学院神经外科,擅长工程和神经外科之间的交集,这给他的背景物理学原理应用于大脑的生物过程。

自活动电线产生热量,所有的电气和磁刺激大脑的存款热能在大脑中。希夫和他的合著者认为电刺激大脑脑深部电刺激等设备,用于癫痫和帕金森症患者,必须导致大脑温度的变化。

大脑温度的变化也会影响神经元的放电。粘膜神经细胞的细胞膜分子泵,电充电的细胞提供能量释放在大脑活动。研究人员能够证明如果细胞被加热速度比费用可以调整,然后他们可以产生更多的神经元活动或者比平时少。即使是很小的温度变化由于电刺激大脑的小于1°C,可能导致大量的神经元活动的变化。作为神经元温暖他们可以沉默。让他们酷回到正常温度,他们可能会变得非常兴奋。

“看到这些戏剧性的影响大脑的活动从小型温度变化意味着我们现在需要考虑到这么小的温度变化,”希夫说,该研究的第一作者。“物理学家詹姆斯焦耳,很久以前,告诉我们,没有办法解决这个问题。如果电流通过导电线生成电流或磁场刺激大脑,你产生热量的电线和导电的大脑。”

这篇论文范式转变提出了2022年12月,在华盛顿特区的美国癫痫协会会议上受到了极大的兴趣。

这些温度的变化如何影响病人和他们如何能被用来改善结果仍有待观察。在临床的设置之前,外科医生观察到,神经系统植入刺激器的一个常见的副作用是,刺激大脑的活动经常随电或磁刺激。本文指出,一个强大的似是而非的原因这一现象。如果这是真的,希夫博士说,这一发现可以帮助医生更准确地调整这些设备的使用。

“这篇论文是一个真正的杰作相结合的不同模型的物理行为重新审视一些旧标准,”威廉·斯泰西说,医学博士,博士,神经学和生物医学工程系的副教授密歇根大学。“的组合建模与聪明的实验提供了非常有趣的和意想不到的结果,热量可能会抑制神经兴奋。也许这个模型还提供了一些新方法来操纵神经活动。”

Daniel m . Goldenholz,医学博士,博士,助理教授癫痫在哈佛,和最近的一篇论文的作者为什么焦冷却治疗局灶性癫痫的未来很重要,发现结果重要。“我认为从希夫博士和他的同事们工作的重视温度的变化大脑组织可能会有关癫痫的治疗可能包括焦冷却。这些波动需要更好的理解,如果我们想要占我们的治疗变得更加准确。

“我会非常兴奋地看到希夫博士的结果是如何利用在未来治疗癫痫和神经调节,“Goldenholz说。