Prédit la propagation de la démence, neuron by neuron - new computer program


Prédit la propagation de la démence, neuron by neuron - new computer program

Le numéro du 22 mars de Neuron Révèle qu'un programme d'informatique mathématique nouvellement développé a suivi la manière dont les différentes formes de démence se propagent dans un cerveau humain et qu'il peut prédire où et approximativement lorsque la propagation se produit dans le neurone du cerveau d'un patient à un neurone de type "prion" Protéines, qui est le même processus sur lequel toutes les formes de démence sont basées.

Les patients et leurs familles pourraient bénéficier des résultats en étant aidés à confirmer un diagnostic de démence, ce qui leur permettrait également de se préparer à des baisses cognitives futures qui se produiront avec le temps. Selon le chercheur principal, Ashish Raj, le programme pourrait, à l'avenir, aider les médecins à identifier des cibles cérébrales appropriées pour des interventions thérapeutiques, à un moment où des médicaments ciblés contre la démence existent déjà.

Le Dr Ashish Raj Ph.D., professeur adjoint d'informatique en radiologie au Weill Cornell Medical College qui a développé le modèle informatique, explique:

"Pensez-y comme un système de radar météorologique, ce qui vous montre une vidéo des conditions météorologiques dans votre région au cours des 48 heures à venir. Notre modèle, lorsqu'il est appliqué à l'imagerie par résonance magnétique de base d'un cerveau individuel, peut également produire une future carte De dégénérescence chez cette personne au cours des prochaines années ou des décennies.

Cela pourrait permettre aux neurologistes de prédire ce que l'état neuroanatomique et l'état cognitif associé du patient sera à un moment donné dans le futur. Ils pourraient dire si et quand le patient développera des obstacles de la parole, des pertes de mémoire, des particularités comportementales, etc. La connaissance de ce que l'avenir réserve permettra aux patients de faire des choix éclairés concernant leurs modes de vie et leurs interventions thérapeutiques.

À un certain moment, nous aurons la capacité de cibler et d'améliorer la santé des régions cérébrales spécifiques et des parcelles de fibres nerveuses. À ce stade, une bonne prédiction de l'état anatomique futur d'un sujet peut aider à identifier les régions cibles prometteuses pour cette intervention. La détection précoce sera la clé pour prévenir et gérer la démence."

Le modèle informatique pionnier est le plus récent, ainsi que la preuve la plus importante pour soutenir l'idée que la démence est causée par des protéines qui se propagent dans le cerveau le long des réseaux de neurones.

Il étend les résultats d'une étude largement rapportée de la maladie d'Alzheimer en février, au cours de laquelle des chercheurs du Centre médical de l'Université de Columbia et de l'Hôpital général du Massachusetts ont découvert dans des modèles de souris que la maladie d'Alzheimer commence dans une zone particulière du cerveau, mais se propage encore plus par inadvertance, Toxiques "tau" protéines.

Le Dr Raj décrit comment il a développé son modèle mathématique du flux de protéines toxiques avant de démontrer que le modèle prédit avec précision les modèles de dégénérescence qui se produisent dans différentes formes de démence.

Il explique que son modèle est basé sur la compréhension récente que toutes les formes connues de démence sont accompagnées, et probablement causées par des protéines anormales ou «mal repliées». Toutes les protéines ont une forme spécifique qui dépend de leur fonction particulière. Cependant, les protéines déformées peuvent générer des effets toxiques indésirables, comme par exemple tau, une protéine mal repliée qui se produit dans le cerveau des patients atteints d'Alzheimer et des patients atteints de démence temporelle frontale (FTD).

Le TDP43 et l'ubiquitine sont d'autres protéines mal repliées qui se retrouvent également dans le FTD, alors que l'alle synucléine se trouve dans la maladie de Parkinson.

Les protéines fausses ou malades évoquent d'autres protéines qui sont mal repliées, qu'elles touchent sur une voie neuronale spécifique. Pour cette raison, ces protéines sont appelées «prion-like».

Les maladies de Prion, comme la maladie de la vache folle, qui impliquent la transmission de protéines mal repliées, sont considérées comme infectieuses d'une personne à l'autre. Cependant, "il n'y a aucune preuve que la maladie d'Alzheimer ou d'autres démences sont contagieuses de cette façon, c'est pourquoi leur transmission s'appelle prion-like".

Le Dr Raj dit que son modèle de propagation trans-neuronale des protéines mal repliées est «très simple», car il modélise le même processus par lequel tout gaz diffuse dans l'air, alors que dans le cas des démences, le processus de diffusion se produit le long des parcelles de fibres neuronales connectées Dans le cerveau.

Dr. Raj dit:

"C'est un processus commun par lequel toute protéine pathogène peut entraîner une variété de démences".

Le modèle identifie les sous-réseaux neuronaux dans le cerveau dans lesquels les protéines mal repliées s'accumulent avant de passer à d'autres zones du cerveau qui sont reliées par des réseaux de neurones. Les protéines changent la fonction de toutes les zones cérébrales qu'ils visitent pendant ce processus.

Le Dr Raj remarque:

"Ce qui est nouveau et vraiment remarquable, c'est le modèle de diffusion du réseau lui-même, qui agit sur le réseau de connectivité cérébrale normale et parvient à reproduire de nombreux aspects connus de l'ensemble des pathologies cérébrales dans les démences. Cela fournit une explication très simple de la raison pour laquelle différentes démences apparaissent Cibler des zones spécifiques du cerveau ".

Raj a réussi à faire correspondre les modèles du modèle de diffusion qui a tracé l'allocation de protéines dans un cerveau sain aux modèles d'atrophie cérébrale observés chez les patients atteints de la maladie d'Alzheimer ou de la TDF.

La dégénérescence du cerveau a été mesurée avec des examens d'IRM et d'autres outils capables de quantifier le volume de volume de cerveau perdu dans chaque région du cerveau du patient. Amy Kuceyeski, Ph.D., co-auteur et postdoctorale qui travaille avec le Dr Raj, a aidé à évaluer les mesures du volume du cerveau du cerveau malade du patient.

Le Dr Raj conclut:

"Notre étude démontre qu'un tel mécanisme de propagation conduit directement aux patrons observés d'atrophie que l'on voit dans diverses démences. Alors que les modèles classiques de démence sont bien connus, c'est le premier modèle à relier les propriétés du réseau cérébral aux modèles et à les expliquer dans De manière déterministe et prédictive ".

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Section Des Questions Sur La Médecine: Maladie