堪薩斯大學(xué)醫(yī)學(xué)中心（KUMC）的研究人員使用了一種全新的方法來監(jiān)測運動過程中的大腦血流變化，以幫助解開關(guān)于腦血管健康與腦衰老、腦外傷、中風(fēng)和阿爾茨海默氏病的重要復(fù)雜醫(yī)學(xué)奧秘。

KUMC的研究人員首先發(fā)表了在運動過程中使用經(jīng)顱多普勒（TCD）超聲的方法來建立大腦中動脈（MCA）血流反應(yīng)性的模型。通過使用TCD來繪制受試者從靜止到中等強度運動期間心率趨于穩(wěn)定的點的血流響應(yīng)和響應(yīng)幅度，研究人員可以檢測特定測試組中的可能的規(guī)范和模式。

REACH實驗室主任Sandra Billinger博士說，“我們真的在努力解決一些問題，并就血管風(fēng)險如何在腦衰老中發(fā)揮作用提供了新見解?！盉illinger博士為募集TCD設(shè)備的資金曾于2013年能穿越堪薩斯州，她說，“隨著人們壽命越來越長，研究所有影響大腦健康的因素，維持大腦健康，是一項令人興奮的探索?！?/SPAN>

Billinger在Hays長大，畢業(yè)于Thomas More Prep-Marian高中和Fort Hays州立大學(xué)，她創(chuàng)造了“大腦運動負荷測試”一詞，以描述這種在中等強度運動過程中監(jiān)測腦血流的新方式。

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基本上，為進行測試，受試對象需要配戴了一個可調(diào)節(jié)的頭架，該頭架包含放置在顱骨顳窗上方的超聲波探頭，被要求在臥式踏步機上鍛煉。受試者安靜地坐在踏步機上，根據(jù)指示開始鍛煉，直到達到預(yù)定的運動負荷并且心律穩(wěn)定。

在最近發(fā)表的一篇論文中，Billinger與堪薩斯大學(xué)阿爾茨海默氏病中心（KU ADC）的研究員合作，率先展示了那些思維能力正常但大腦淀粉樣蛋白升高的人與沒有淀粉樣蛋白升高的人相比，在單次運動試驗中大腦血流反應(yīng)性更弱。

Billinger說，讓她意識到連續(xù)監(jiān)測運動對身體的挑戰(zhàn)這個獨特想法的，是其實驗室前物理治療專業(yè)的學(xué)生Sarah Kwapiszeski的建議。Kwapiszeski研究生期間一直在分析在KUADC完成的工作的初步數(shù)據(jù)，以作為Randolph Nudo博士領(lǐng)導(dǎo)的神經(jīng)學(xué)和康復(fù)科學(xué)培訓(xùn)計劃的一部分。她意識到這可能是這些難題的關(guān)鍵，即比起測試休息狀態(tài)數(shù)據(jù)和運動結(jié)束時的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)，他們更需要使用TCD采集的從休息到運動的連續(xù)過程受試者反應(yīng)性的數(shù)據(jù)。

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“當(dāng)然，莎拉扮演著重要角色，”Billinger說?！罢撬膯栴}讓我停頓了一下，說'我們在這里真的丟失了一塊。她以一種新的方式查看數(shù)據(jù)，并提出這個問題確實改變了我們審視腦血流的方式?！?/SPAN>

Billinger說，這種使用TCD連續(xù)監(jiān)測腦血流的想法導(dǎo)致了她思維方式的轉(zhuǎn)變。

為了尋找類似的測試程序，Billinger在她的辦公室里找到了一本教科書，該教科書描述了從休息到指定的運動強度，前臂中的連續(xù)肌肉血流狀況。

在此之前，追蹤大腦中腦血流量的研究人員主要使用了MRI等設(shè)備，這些設(shè)備要求受試者保持靜止，從而將檢查過程限制為僅在休息或運動后檢查受試者。

Billinger團隊注意到還沒有文獻報道連續(xù)測量MCA的反應(yīng)性，測試休息狀態(tài)、運動開始狀態(tài)、達到穩(wěn)態(tài)心率狀態(tài)的研究。她不確定是否可以做到，也不確定實驗結(jié)果是否有意義。

經(jīng)過幾個月的完善技術(shù)并制定了嚴格的、受控良好的實驗方案，他們準(zhǔn)備好征求專家意見。Billinger邀請她的一位導(dǎo)師，堪薩斯州立大學(xué)心肺實驗室聯(lián)合主任David Poole博士來檢查數(shù)據(jù)。Poole從事氧合動力學(xué)事業(yè)，并撰寫了Billinger所引用的教科書，他去了KUMC校園，以幫助Billinger的團隊模擬從休息到運動的動態(tài)腦動脈反應(yīng)。

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為了檢驗他們的假設(shè)，Billinger團隊和Poole在REACH實驗室進行的研究中，對8名健康的年輕人，3名老年人和1名中風(fēng)的人進行了動態(tài)腦動脈反應(yīng)的研究。因此，Billinger的團隊和Poole發(fā)布了世界上第一個用于模擬MCA對中強度運動的動態(tài)響應(yīng)的方法的模型。

“我們發(fā)現(xiàn)，年輕健康的人反應(yīng)更快，振幅更大?！?Billinger說，“在老年人中，反應(yīng)遲鈍，我們不知道是否是由于衰老或其他因素引起的。中風(fēng)患者根本沒有太多反應(yīng)?！?/SPAN>

“心臟負荷測試可以檢查心臟對運動的反應(yīng)，我們也可以對大腦進行運動負荷測試。” 她繼續(xù)說，“我們發(fā)現(xiàn)年輕人和老年人在動態(tài)MCA反應(yīng)方面存在差異。與不受中風(fēng)影響的動脈相比，我們甚至還發(fā)現(xiàn)中風(fēng)影響MCA的差異。我相信我們的方法和實驗方案將提供有關(guān)腦血管健康以及我們需要采取哪些措施來維持大腦健康的獨特證據(jù)。我認為這對于科學(xué)和醫(yī)學(xué)界將非常有價值?！?/SPAN>

因此，既然他們擁有在動態(tài)情況下對腦血流建模的行之有效的方法，關(guān)于如何最好地利用信息的問題就很多。諸如以下問題：腦血流量減少的后果是什么？有沒有醫(yī)學(xué)專家研究出可以用來評估大腦健康和自然腦衰老的標(biāo)記？

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“當(dāng)然，有研究的潛力，特別是對于慢性病患者或了解衰老過程的各種應(yīng)用?！?/SPAN>

Billinger說，“由于著眼于全球范圍內(nèi)的大腦衰老，我認為尋找大腦健康的生物標(biāo)志物并使用諸如此類的非侵入性方法是未來探索的絕佳機會。

“我認為下一步的工作將更令人興奮?！?她繼續(xù)說，“我發(fā)現(xiàn)了中風(fēng)和康復(fù)研究的潛在應(yīng)用價值。目前尚無關(guān)于腦卒中等神經(jīng)系統(tǒng)損傷患者運動過程中腦血管系統(tǒng)反應(yīng)的研究。我們的工作可能影響的另一個領(lǐng)域可能是腦震蕩、腦外傷研究，可能讓受傷者重返比賽或運動。研究表明，反復(fù)腦震蕩對大腦健康有負面影響，因此希望我們也可以探索這一未知領(lǐng)域?！?/SPAN>

未來研究的選擇似乎是無止境的。Billinger的團隊已經(jīng)在建立一個數(shù)據(jù)庫，以幫助了解各種年齡、體力活動和心血管疾病風(fēng)險等各種危險因素的腦血流量。這項與KU ADC聯(lián)合發(fā)表的研究針對患有各種阿爾茨海默氏病風(fēng)險的認知正常成年人進行了研究，這激發(fā)了研究小組對仔細觀察易患癡呆癥和認知功能低下者的大腦的興趣。

“我們的研究涉及尋找β淀粉樣蛋白的存在?！?Billinger說，“因為確實發(fā)現(xiàn)淀粉樣蛋白患者的反應(yīng)較低，所以我認為追蹤反應(yīng)最低的患者是否會轉(zhuǎn)變?yōu)檩p度認知障礙或阿爾茨海默氏病的研究非常有趣?！?/SPAN>

Billinger說，她的團隊正在努力研究一些問題，并提供新的見解，探討血管風(fēng)險如何在腦衰老中起作用。即將提交的一份研究論文描述了心臟危險因素在靜止和運動期間腦血流測量中的作用。

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Billinger小組最近發(fā)表了許多新穎的論文，因此，這種對大腦健康建模的新方法引起了全世界的極大興趣。研究人員已經(jīng)接觸到更多有關(guān)使用TCD和“大腦運動負荷測試”的知識。Billinger去年秋天在香港，澳大利亞和新西蘭的會議上發(fā)表了講話，今年春天她被邀請在新加坡發(fā)表講話。