Перенесення результатів досліджень вибухової ЧМТ з тваринних моделей
📄 Дослідження A biomechanical-based approach to scale blast-induced molecular changes in the brain описує двоетапний підхід для перенесення висновків про спричинені вибухом фізичні і молекулярні зміни у мозку щура на мозок людини, використовуючи комбінацію експериментальних і математичних методів.
▪️Конфлікти в Іраку та Афганістані показали вченим зв’язок між впливом надлишкового тиску вибуху і негативними наслідками для здоров’я військовослужбовців, включаючи погіршення пам’яті та концентрації, а також зміни в поведінці.
▪️Незважаючи на те, що дослідження на тваринах сприяють розширенню знань про вибухову травму, наразі немає прямого методу передачі чи масштабування даних про травму головного мозку, викликану вибухом, від тварин до людей. Щоб усунути цю прогалину, автори розробили методологію моделювання для перетворення, або перекладу, викликаних вибухом змін, виявлених у мозку щурів, для випадку травми голови у людини.
▪️Автори розробили двоетапний підхід, який поєднує експерименти та обчислення, щоб перевести фізичні (біомеханічні) і молекулярні (білкові) зміни в результаті впливу вибухової хвилі на мозок щурів у висновки, що стосуються людського мозку.
▪️На першому етапі цього підходу дослідники піддавали щурів одноразовому впливу вибухової хвилі різної величини, щоб охарактеризувати зміни білка в мозку щурів, спричинені вибухом. Потім вони використали тривимірну високоточну обчислювальну модель мозку щурів для прогнозування індукованих вибухом біомеханічних реакцій, таких як навантаження на тканини мозку, які можуть служити замінниками спостереження змін експресії білка, зокрема GFAP — гліального фібрилярного кислого білка, який є визнаним біомаркером руйнування астроцитів.
▪️Під час другого етапу підходу дослідники провели симуляцію вибуху, використовуючи 3-D високоточну обчислювальну модель голови людини та використавши біомеханічні реакції, визначені на першому кроці, для створення формули масштабування мозку щура до мозку людини та оцінки впливу такої хвилі, що призвела б до подібних реакцій в мозку.
▪️Дослідники визначили еквівалентну експозицію для трьох областей мозку (наприклад, мозолистого тіла, гіпокампу та стовбура мозку), але відзначили специфічні регіонарні відмінності у реакціях мозку, які потребують незалежних математичних формул.
▪️Водночас, автори відзначають суттєві обмеження даного дослідження. Ці перелічені обмеження добре ілюструють загальну складність задачі перенесення результатів з моделей у клінічну практику — навіть з урахуванням того, що моделюванню вибуху на тваринах фактично немає альтернатив.
▪️Серед обмежень:
▫️неможливо відтворити вплив на дрібні судини людського мозку;
▫️визначено біомеханічні кореляти на основі лише GFAP та змін лише протягом 24 годин після вибуху;
▫️коефіцієнти масштабування впливу між щуром і людиною є специфічними для конкретного співвідношення напряму поширення вибухової хвилі та положення голови;
▫️в моделі не представлена фаза негативного тиску після вибуху;
▫️через відсутність імуногістохімічних клінічних даних від людей автори не змогли перевірити прогнозовані зміни GFAP, спричинені вибухом, у мозку людини.
📌 Однак, навіть з урахуванням обмежень, дана робота дає можливість дослідницькому співтовариству використовувати цей підхід у дослідженнях травм головного мозку, спричинених вибухом. Зокрема, розрахунку безпечної експозиції та прогнозування негативних довготривалих наслідків для здоров'я військовослужбовців відповідно до їхніх бойових задач.
🧠🩶 З повагою, RecoWARy — Фахівцям/-чиням
📄 Дослідження A biomechanical-based approach to scale blast-induced molecular changes in the brain описує двоетапний підхід для перенесення висновків про спричинені вибухом фізичні і молекулярні зміни у мозку щура на мозок людини, використовуючи комбінацію експериментальних і математичних методів.
▪️Конфлікти в Іраку та Афганістані показали вченим зв’язок між впливом надлишкового тиску вибуху і негативними наслідками для здоров’я військовослужбовців, включаючи погіршення пам’яті та концентрації, а також зміни в поведінці.
▪️Незважаючи на те, що дослідження на тваринах сприяють розширенню знань про вибухову травму, наразі немає прямого методу передачі чи масштабування даних про травму головного мозку, викликану вибухом, від тварин до людей. Щоб усунути цю прогалину, автори розробили методологію моделювання для перетворення, або перекладу, викликаних вибухом змін, виявлених у мозку щурів, для випадку травми голови у людини.
▪️Автори розробили двоетапний підхід, який поєднує експерименти та обчислення, щоб перевести фізичні (біомеханічні) і молекулярні (білкові) зміни в результаті впливу вибухової хвилі на мозок щурів у висновки, що стосуються людського мозку.
▪️На першому етапі цього підходу дослідники піддавали щурів одноразовому впливу вибухової хвилі різної величини, щоб охарактеризувати зміни білка в мозку щурів, спричинені вибухом. Потім вони використали тривимірну високоточну обчислювальну модель мозку щурів для прогнозування індукованих вибухом біомеханічних реакцій, таких як навантаження на тканини мозку, які можуть служити замінниками спостереження змін експресії білка, зокрема GFAP — гліального фібрилярного кислого білка, який є визнаним біомаркером руйнування астроцитів.
▪️Під час другого етапу підходу дослідники провели симуляцію вибуху, використовуючи 3-D високоточну обчислювальну модель голови людини та використавши біомеханічні реакції, визначені на першому кроці, для створення формули масштабування мозку щура до мозку людини та оцінки впливу такої хвилі, що призвела б до подібних реакцій в мозку.
▪️Дослідники визначили еквівалентну експозицію для трьох областей мозку (наприклад, мозолистого тіла, гіпокампу та стовбура мозку), але відзначили специфічні регіонарні відмінності у реакціях мозку, які потребують незалежних математичних формул.
▪️Водночас, автори відзначають суттєві обмеження даного дослідження. Ці перелічені обмеження добре ілюструють загальну складність задачі перенесення результатів з моделей у клінічну практику — навіть з урахуванням того, що моделюванню вибуху на тваринах фактично немає альтернатив.
▪️Серед обмежень:
▫️неможливо відтворити вплив на дрібні судини людського мозку;
▫️визначено біомеханічні кореляти на основі лише GFAP та змін лише протягом 24 годин після вибуху;
▫️коефіцієнти масштабування впливу між щуром і людиною є специфічними для конкретного співвідношення напряму поширення вибухової хвилі та положення голови;
▫️в моделі не представлена фаза негативного тиску після вибуху;
▫️через відсутність імуногістохімічних клінічних даних від людей автори не змогли перевірити прогнозовані зміни GFAP, спричинені вибухом, у мозку людини.
📌 Однак, навіть з урахуванням обмежень, дана робота дає можливість дослідницькому співтовариству використовувати цей підхід у дослідженнях травм головного мозку, спричинених вибухом. Зокрема, розрахунку безпечної експозиції та прогнозування негативних довготривалих наслідків для здоров'я військовослужбовців відповідно до їхніх бойових задач.
🧠🩶 З повагою, RecoWARy — Фахівцям/-чиням