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Bestimmen, wie Hirnsäure die Gehirnfunktion beeinflusst

Eine Studie von Iowa University Neurowissenschaftler John Wemmie, M. D., Ph.D. und veröffentlicht in der Proceedings der Nationalen Akademie der Wissenschaften (PNAS) Early Edition zeigt, dass erhöhte Acidität oder niedrige pH-Werte mit Panikstörungen, Angstzuständen und Depressionen verbunden sind und dass Änderungen in der Acidität des Gehirns für eine normale Gehirnaktivität signifikant sind.
Wemmie, eine UI-Dozentin für Psychiatrie sagt:

"Wir sind an der Idee interessiert, dass sich der pH-Wert im funktionellen Gehirn ändern könnte, weil wir den Rezeptoren auf der Spur sind, die durch einen niedrigen pH-Wert aktiviert werden. Die Anwesenheit dieser Rezeptoren deutet darauf hin, dass ein niedriger pH-Wert eine Signalwirkung haben könnte Rolle in der normalen Gehirnfunktion. "

Laut seinen Studien benötigt das Gehirn säurefähige Proteine, um normale Angstreaktionen zu erzeugen, sowie für das Lernen und Gedächtnis bei Mäusen. Er stellt fest, dass es zwar leicht ist, einen Kit zur Messung des pH-Werts (Säuregehalts) für Gartenerde zu erhalten, aber es gibt derzeit keine einfachen Tests, die pH-Änderungen im Gehirn messen können.

In Zusammenarbeit mit Vincent Magnotta, Professor für Radiologie, Psychiatrie und Biomedizintechnik, entwickelte und bewertete das Team einen neuartigen, nicht-invasiven Ansatz zur Identifizierung und Überwachung von pH-Veränderungen in lebenden Gehirnen.
Ihre neuartige MRI-basierte Bildgebungstechnik liefert derzeit den besten Beweis dafür, dass pH-Änderungen tatsächlich bei normaler intakter menschlicher Gehirnfunktion auftreten, insbesondere beim Erfassen globaler Veränderungen des pH-Werts im Gehirn von Mäusen. Sie fanden heraus, dass das Signal während der Einatmung von Kohlendioxid anstieg, den pH-Wert des Gehirns senkte und es sauerer machte, während Bikarbonat-Injektionen das MRI-Signal verringerten und den pH-Wert des Gehirns erhöhten. Die Beziehung zwischen dem Signal und dem pH war über den getesteten Bereich linear.
Bezeichnenderweise scheint der Test auch eine lokalisierte Hirnaktivität zu detektieren. Das Team führte ein klassisches Experiment durch, das die bestimmte Region im Gehirn aktiviert, die mit der Sehkraft verbunden ist, indem es die menschlichen Teilnehmer auffordert, ein blinkendes Schachbrett zu betrachten. Sie beobachteten, dass die MRI-Methode einen Abfall des pH-Werts in dieser bestimmten Region feststellte.

Magnotta, ein Experte für die Entwicklung bildgebender MRT-Verfahren (Magnetresonanztomographie), erklärt: "Unsere Studie sagt uns erstens, dass wir eine Technik haben, mit der wir pH-Veränderungen im Gehirn messen können, und zweitens diese MRT-basierte Technik schlägt vor, dass pH-Änderungen mit der Gehirnfunktion auftreten. "
Wemmie fügt hinzu: "Die Ergebnisse unterstützen unsere ursprüngliche Idee, dass Gehirnaktivität den lokalen pH-Wert in menschlichen Gehirnen während normaler Aktivität verändern kann, was bedeutet, dass pH-Änderung in Verbindung mit pH-sensitiven Rezeptoren Teil eines Signalsystems sein könnte, das die Gehirnaktivität und kognitive Funktion beeinflusst . "
Die neue Technik kann auch eine neue Alternative für das Gehirn bieten. Die funktionelle MRT (fMRT) misst derzeit die Gehirnaktivität, indem sie ein Signal erkennt, das durch Sauerstoffkonzentrationen im Blut verursacht wird, die zu aktiven Hirnregionen fließen, wobei die neue Methode auf Änderungen der pH-Werte reagiert, ohne durch Veränderungen der Blutoxygenierung beeinflusst zu werden ist nicht in der Lage, auf Änderungen der pH-Werte zu reagieren.
Wemmie erklärt: "Was wir zeigen, ist unsere Methode, Gehirnaktivität zu detektieren, hängt wahrscheinlich von pH-Änderungen ab und ist mehr als das Signal, das fMRI misst. Dies gibt uns ein weiteres Werkzeug, um Gehirnaktivität zu untersuchen."

Seine früheren Studien zeigten, dass pH-Änderungen wahrscheinlich eine Rolle bei bestimmten psychiatrischen Erkrankungen wie Angst und Depression spielen. Die neue Technik könnte es Wemmie und seinem Team ermöglichen, weiter zu untersuchen, welche Auswirkungen pH-Änderungen unter diesen Bedingungen haben.
Er schließt mit den Worten:
"Die Gehirnaktivität ist bei Menschen mit Gehirnerkrankungen, wie Bipolar oder Depression, wahrscheinlich anders und das könnte sich in dieser Maßnahme widerspiegeln. Und vielleicht am wichtigsten am Ende des Tages: Könnte dieses Signal bei einer menschlichen psychiatrischen Erkrankung abnormal oder gestört sein? Und wenn ja, könnte es ein Ziel für Manipulation und Behandlung sein? "

Geschrieben von Christine Kearney

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