脑液流动中断可能是神经发育障碍的基础

大脑漂浮在液体的海洋中，缓冲它免受伤害，为它提供营养并带走废物。液体正常潮起潮落的中断与神经系统疾病有关，包括阿尔茨海默病和脑积水，这是一种涉及大脑周围过多液体的疾病。

圣路易斯华盛顿大学医学院的研究人员创造了一种新技术来跟踪液体通过大脑的循环模式。他们发现，在啮齿动物中，它流向对正常大脑发育和功能至关重要的区域。此外，科学家们发现，患有脑积水的年轻大鼠的血液循环似乎异常，这是一种与儿童认知缺陷相关的疾病。

这项研究结果表明，沐浴大脑的液体 - 称为脑脊液 - 可能在正常的大脑发育和神经发育障碍中发挥未被充分认识的作用。

“紊乱的脑脊液动力学可能是我们在脑积水和其他发育性脑部疾病儿童中看到的大脑发育变化的原因，”资深作者Jennifer Strahle博士说，他是神经外科，儿科和骨科手术的副教授。作为一名小儿神经外科医生，Strahle在圣路易斯儿童医院治疗脑积水儿童。

“幼儿有很多神经系统疾病，包括脑积水，与发育迟缓有关。对于其中许多情况，我们不知道发育迟缓的根本原因。在其中一些情况下，脑脊液循环的大脑区域的功能可能会改变，“Strahle说。

已经进行了许多研究，绘制了成人大脑中脑脊液的引流图。然而，目前尚不清楚脑脊液如何与大脑本身相互作用。大脑中的脑脊液通路可能随着年龄的增长而变化，因为幼儿尚未发育成人的成熟引流通路。

斯特拉勒;第一作者潘雪磊，本科生;同事们开发了一种使用金纳米颗粒的X射线成像技术，使他们能够以微观细节可视化大脑循环模式。在年轻小鼠和大鼠身上使用这种方法，他们表明脑脊液主要通过大脑底部的小通道进入大脑，这是在成年人中没有见过的途径。此外，他们发现脑脊液流向大脑的特定功能区域。

“这些功能区域包含特定的细胞集合，其中许多是神经元，它们与大脑中仍在发育的主要解剖结构有关，”Strahle说。

“我们的下一步是了解为什么脑脊液会流向这些神经元，以及脑脊液中哪些分子被携带到这些区域。脑脊液中的生长因子可能与这些特定的神经元群体相互作用以介导发育，这些相互作用的中断可能导致不同的疾病途径。

进一步的实验表明，脑积水会减少脑脊液流向不同的神经元簇。Strahle及其同事研究了影响一些早产儿的脑积水形式。早产婴儿在出生时容易发生脑出血，这可能导致脑积水和发育迟缓。

Strahle及其同事在年轻大鼠中诱导了一个模仿早产儿过程的过程。三天后，将脑脊液从大脑外表面输送到中间的微小通道越来越少，越来越短，15个神经元簇中24个的循环明显减少。

“脑脊液可以调节神经元功能和大脑发育的想法尚未得到很好的探索，”Strahle说。“在脑积水的情况下，即使在我们成功排出多余的液体后，认知功能障碍仍然存在是很常见的。大脑这些功能区域的脑脊液动力学紊乱可能最终影响大脑发育，使流向这些区域的流动正常化是减少发育问题的潜在方法。这是一个令人兴奋的领域，我们才刚刚开始了解脑脊液的各种功能。

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