开创性研究发现脑肿瘤破坏神经元之间的通讯

近一半的脑转移患者患有认知障碍。到目前为止，人们认为这是由于肿瘤的物理存在压迫了神经组织。但这种“质量效应”假说是有缺陷的，因为肿瘤的大小与其认知影响之间通常没有关系。小肿瘤可以引起显着的变化，而大肿瘤可以产生轻微的影响。为什么是这样?

《癌细胞》封面上的一项研究首次显示，这一解释可能在于脑转移破坏了大脑的活动。

来自西班牙国家研究委员会 (CSIC) 和西班牙国家癌症研究中心 (CNIO) 的作者发现，当癌症在大脑中扩散(转移)时，它会改变大脑的化学成分并扰乱神经元通讯——神经元通过电进行通讯。由细胞及其周围环境的生化变化产生和传递的脉冲。

在这项研究中， Manuel Valiente (CNIO) 和Liset Menéndez de La Prida (Cajal Institute CSIC)实验室在欧盟资助的 NanoBRIGHT 项目中进行了合作，旨在开发用于大脑研究的新技术，并有以下人员参与：其他资助机构，如 MICINN、AECC、ERC、NIH 和 EMBO(详情请参阅“资助者”)。

人工智能演示

研究人员测量了有和没有转移的小鼠的大脑电活动，并观察到两组患有癌症的动物的电生理记录彼此不同。为了确定这种差异是由转移引起的，他们求助于人工智能。他们用大量电生理记录训练了一种自动算法，该模型确实能够识别转移的存在。该系统甚至能够区分转移瘤和不同的原发肿瘤——皮肤癌、肺癌和乳腺癌。

这些结果表明，转移确实以特定方式影响大脑的电活动，留下清晰可识别的特征。

对于作者来说，这项研究代表了对脑转移发展的基本理解的“范式转变”，并对这种病理的预防、早期诊断和治疗具有重要意义。

寻找对抗神经认知影响的药物

除了记录存在转移时脑电活动的变化之外，研究人员还开始探索可能解释这种变化的生化变化。通过分析受影响组织中表达的基因，他们发现了一种分子 EGR1，它可能在此过程中发挥重要作用。这一发现为设计一种药物来预防或减轻脑转移对神经认知的影响提供了可能性。

正如CNIO脑转移小组负责人Manuel Valiente所解释的那样，“我们的多学科研究挑战了迄今为止公认的假设，即脑转移患者中非常常见的神经功能障碍完全是由于肿瘤的占位效应造成的。我们建议这些症状是肿瘤引起的生化和分子改变引起的大脑活动变化的结果。这是一种范式转变，可能对诊断和治疗策略产生重要影响。”

卡哈尔研究所 (CSIC)神经回路实验室主任Liset Menéndez de la Prida表示：“利用机器学习，我们已经能够整合所有数据来创建一个模型，让我们能够知道是否存在“仅通过观察其电活动即可确定大脑中的转移。这种计算方法甚至可以在早期阶段预测脑转移的亚型。这是一项完全开创性的工作，开辟了一条未知的道路。”

两位作者都强调了这项复杂研究的多学科性质，该研究结合了神经科学、肿瘤学和计算分析，每项都使用了广泛的不同技术。

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