易患病的大脑区域可能缺乏足够的血液供应能量
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病等神经退行性疾病影响的区域，其血管网络密度往往比大脑的其他区域低。血管网络通过血液向大脑提供能量。他们开发了新的地图，显示了不同小鼠大脑区域的血管细胞和结构的差异，这可能有助于他们理解血管供应与神经疾病的关系。
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，科学家们对血管网络(包括微小的微血管)如何在不同的大脑区域组织，以及血管系统和关键脑细胞类型(如神经元)之间的关系知之甚少。
该研究小组部分由神经和神经学副教授金龙洙(Yongsoo Kim)领导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脉管化。他们还发现，大脑中合成和处理不同信息的关联区域，血管的程度往往较低。
Kim说:“随着人们年龄的增长，血管的损失或阻塞会进一步降低基线血管网络不那么健壮的区域的能量供应。”“因此，相关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集中在针对神经元来防止细胞损失，而很少关注大脑环境(即能量供应)是如何导致神经退行性过程的。他们假设神经元的损失衰老可能是大脑中能量基础设施功能失调的结果。Kim说，研究大脑的血管网络是具有挑战性的，因为组成血管系统的血管和细胞很小，而且它们之间的连接很复杂。
“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，并了解其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测绘方法，检查了成年小鼠大脑中血管系统、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，以查看整个小鼠大脑的详细细胞结构。”
利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小鼠大脑的脉管系统地图。他们还对不同的脑细胞类型进行了基因标记，以比较不同区域的血管密度和空间位置。他们的研究结果发表在细胞的报道6月21日。
鉴于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，金和他的同事们正在比较正常衰老小鼠和携带阿尔茨海默病危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元功能障碍认知能力下降．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。
Kim说:“了解能量平衡及其故障如何导致大脑疾病，有助于预防与年龄相关的神经退行性变。”“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重要的基线。”
