O inchaço é uma das consequências mais perigosas e imediatas de uma lesão cerebral ou derrame. Os médicos sabem há muito tempo sobre os perigos do inchaço, que tradicionalmente tem sido responsabilizado por vasos sanguíneos rompidos. Uma nova pesquisa sugere outro sistema de encanamento do cérebro, aquele que circula o líquido cefalorraquidiano (LCR), pode desempenhar um papel subestimado tanto na boa saúde quanto na resposta a lesões.

Douglas Kelley, um engenheiro mecânico da Universidade de Rochester que usa a dinâmica dos fluidos para sondar o funcionamento interno do cérebro, juntou-se ao neurocientista de Rochester Maiken Nedergaard para demonstrar o inchaço precoce imediatamente após uma lesão ou derrame que não seja de sangue, mas de uma irrupção de CSF. O sangue flui mais tarde através de rupturas na barreira hematoencefálica.

"Existe todo esse outro sistema de transporte de fluidos além do sangue, "disse Kelley, que apresentou o trabalho na 73ª Reunião Anual da Divisão de Dinâmica de Fluidos da American Physical Society. "É importante para a doença, e para patologia, e é importante para a entrega de drogas. "

Os pesquisadores presumiram que o LCR apenas fluía ao redor do tecido cerebral. Então, em 2012, O grupo de Nedergaard publicou evidências apontando para a existência de vias do LCR através do cérebro. Suas descobertas sugeriram que durante o sono, O LCR flui ao longo dessas vias glifáticas e enxágue os resíduos celulares, como as proteínas beta-amilóide e tau que se acumulam e têm sido associadas à doença de Alzheimer. Desde então, a pesquisa sobre a dinâmica dos fluidos do CSF ​​surgiu como seu próprio subcampo que pode fornecer novos insights para biólogos e neurocientistas.

"Ter números ajuda a fazer melhores previsões, "disse Kelley." Eles nos permitem fazer previsões sobre a velocidade do fluxo, e quando o fluxo é mais importante, e quando a difusão é mais importante. Podemos fazer previsões melhores agora do que qualquer um poderia três ou quatro anos atrás. "

Saikat Mukherjee, um pesquisador de pós-doutorado na Universidade de Minnesota, Cidades gêmeas, observaram que os pesquisadores ainda discordam sobre se o LCR entra ou não no tecido cerebral. Se não, então, o cérebro depende principalmente da difusão para limpar as proteínas tóxicas. Se o LCR penetrar no tecido cerebral, mesmo um pouco, então a advecção - a limpeza do material por fluxo de fluido - poderia ajudar significativamente na limpeza.

A diferença pode ser enorme. "Proteínas tóxicas são liberadas do cérebro e não ficam aí sentadas, ", disse Mukherjee." Eles se agregam em proteínas de peso molecular cada vez mais alto. "O trabalho de Mukherjee sugere que a difusão não é tão eficiente na eliminação de agregados maiores, enquanto a advecção pode limpar proteínas de qualquer tamanho. Se a advecção acabar desempenhando um papel, ele disse, então, talvez esse conhecimento pudesse ser aproveitado para desenvolver novos tratamentos para doenças neurodegenerativas que eliminassem melhor os agregados de proteínas.

Mukherjee e seus colegas estão atualmente estudando dados clínicos sobre o acúmulo de placas no cérebro para ver o quão bem eles correspondem às suas simulações. Eles também estão revisando descobertas de estudos que investigam a eliminação de proteínas tóxicas durante o ciclo sono-vigília.

Em última análise, disse Mukherjee, usar a dinâmica dos fluidos para estudar pontos de fluidos cerebrais abre dois caminhos claros de pesquisa. Primeiro, pode ajudar os neurocientistas a entender melhor como o corpo se livra dos detritos celulares - e o que acontece, do ponto de vista da física, quando esse sistema falha. Segundo, poderia levar a descobertas sobre questões mais fundamentais sobre a dinâmica dos fluidos e os mecanismos de transporte de reação-difusão no cérebro.

"Permite-nos olhar para uma nova física que ninguém mais viu ainda, "disse Mukherjee.