Projekti / Programi
Aplikativna in bazična fiziologija in patofiziologija v medicini
01. januar 2004
- 31. december 2008
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 3.03.00 |
Medicina |
Nevrobiologija |
|
| 3.06.00 |
Medicina |
Srce in ožilje |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| B007 |
Biomedicinske vede |
Medicina (človek in vretenčarji) |
| B640 |
Biomedicinske vede |
Nevrologija, nevropsihologija, nevrofiziologija |
| B530 |
Biomedicinske vede |
Srce in obtočila |
| B220 |
Biomedicinske vede |
Genetika, citogenetika |
ADHD, aktinoporini, angiogeneza, apoptoza, CVI, endotelij, ekotoksini, geni, hiperbarična medicina, kardiovaskularni sistem, konfokalna mikroskopija, koronarna bolezen, mikrocirkulacija, mikrocistini, MRI, oksidativni stres, remodeliranje intersticija, srce, živčevje
Raziskovalci (45)
Organizacije (1)
Povzetek
Raziskava "Ocena normalnih in patofizioloških procesov v centralnem in perifernem živčnem sistemu ter skeletnih mišicah z uporabo MRI, fMRI in MRS bo potekala v štirih smereh:
- proučevanje višjih kognitivnih funkcij z metodo BOLD fMRI
- ocena morfologije in biokemijske sestave skeletne mišice na osnovi protonske MRI in MRS
- ocena morfologije, funkcije in biokemijske sestave možganov v normalnih in patoloških razmerah z uporabo MRI, fMRI in MRS
- proučevanje motoričnega učenja in spomina v normalnih in patoloških razmerah na osnovi MRI in fMRI
- reorganizacija motoričnega korteksa po cerebrovaskularnem insultu (CVI)
- uvajanje novih protokolov za slikanje in spektroskopijo na področju hrbtenjače.
Posamezni sklopi preiskav:
- Motnje pozornosti pri otroku (Attention deficit hyperactivity disorder - ADHD)
Probleme, ki jih danes poimenujemo s kratico ADHD (attention defficit hyperactivity disorder), so začeli opisovati po letu 1940, in jih do danes poimenovali z različnimi imeni,kar že kaže na to, da o tem pojavu vemo zelo malo, čeprav je resen problem, saj po statističnih podatkih iz raznih populacij ADHD zajame kar med 2 in 9,5 % šolskih otrok. Dečki so prizadeti trikrat pogosteje kot deklice, po nekaterih študijah pa celo devetkrat. Kljub temu, da sčasoma simptomi izzvenevajo, pa so študije v zadnjem desetletju pokazale, da kar v dveh tretjinah primerov vsaj nekateri od zanakov, značilnih za ADHD, ostanejo tudi v kasnejšem življenskem obdobju - problemi pri delu, študiju, ali socialnem prilagajanju. Vsaj v nekaterih primerih je ta motnja genetsko pogojena. Boljše razumevanje te motnje je nujna podlaga za pomoč otrokom (in odraslim) z ADHD. Neposrednega vzroka še ne poznamo. Velik napredek k razumevanju so prinesla spoznanja s področja genetike in slikovnih tehnik v nevrofiziologiji, npr. PET (pozitronska emisijska tomografija), vse bolj pa MRI (slikanje z magnetno resonanco) in fMRI (funkcionalno slikanje z magnetno resonanco). Slednji metodi nameravamo uporabiti v naši študiji. Na podlagi podatkov, dobljenih z MRI, sklepamo da so pri ADHD najverjetneje prizadeti prefronatlni korteks, del malih možganov (vermis cerebelluma) in del bazalnih ganglijev, predvsem nucleus caudatus in globus palidus. Ta področja so manjša kot pri kontrolnih osebah, kar se umjema s tem, kar do sedaj vemo o funkcijah omenjenih področij. Desni prefrontalni korteks je pomemben za uravnavanje vedenja, omejevanje vpliva distraktorjev in za zavest o sebi in času. Kljub temu, da danes že poznamo nekaj genetskih okvar, ki so povezane z ADHD, pa o motnjah na nivoju možganske skorje vemo zelo malo. S hkratno uporabo fMRI in modificiranih psiholoških testov nameravamo v sodelovanju s skupinami v ZDA in Nizozemski ugotoviti značilnosti sprememb aktivacije možganske skorje pri osebah z ADHD. Glede na velik odstotek otrok z ADHD je pomen raziskave razviden.
- Ocena morfologije in biokemijske sestave skeletne mišice na osnovi protonske MRI in MRS:
Preiskava, izvedena na IJS pred 14 leti in objavljena v Acta Neurol Scand (1993), je pokazala,da MRI lahko bistveno olajša diagnostiko mišičnih distorofij, in da lahko tudi loči med juvenilno spinalno mišično atrofijo in mišičnimi distrofijami. Kljub napredku genetskega testiranja številnih distrofij še ne moremo natančno opredeliti. Poleg biokemijskih testov krvi je večinoma potreben še odvzem bioptičnega vzorca, kar negativno vpliva na zdravje in kvaliteto življenja prizadetega otroka. Poleg tega, zlasti v zgodnjem razvoju bolezni, biopsija lahko zgreši prizadeti del mišice. Že v prejšnji raziskavi smo pokazali, da z MRI lahko tudi natančno opredelimo mesta, od koder bi bilo smotrno jemati bioptične vzorce. Novi tomograf omogoča tudi protonsko spektroskopijo, s katero lahko neinvazivno izmerimo prisotnost nekaterih biokemijskih sestavin v mišicah. Spremembe spektra so lahko značilne za posamezno obliko distrofij, kar utegne prispevati k neinvazivni in neškodljivi diagnostiki teh obolenj, ki p
Pomen za razvoj znanosti
SPLOŠNI PREGLED: Člani programske skupine P3-0019 smo v obdobju od leta 2004 objavili prek 200 izvirnih znanstvenih člankov (COBISS 1.01), od tega prek 30 v revijah, rangiranih v prvo četrtino revij s področja. Med njimi je tudi več člankov v revijah, ki imajo IF ) 5 in/ali so objavljeni v reviji, ki je 1. ali 2. najvišje uvrščena v področju. Članki, objavljeni v tem obdobju, so bili tudi citirani (posamezni članki do 20 heterocitatov). Raziskovalno delo, predvsem na področju toksinologije in toksikologije, in delo na medicinskem izobraževanju v EU je pripeljalo do tega, da je eden od članov programske skupine postal redni član EASA (European Academy of Sciences and Arts). Rezultati raziskav na področju mikrocistinov so pripeljali do razprave o prevrednotenju EU standardov o maksimalni dovoljeni vsebnosti mikrocistinov. Pomen za znanost je razviden iz COBISSa in PubMed ter Web of Science. NEKAJ PRIMEROV: Poglobljen vpogled v problematiko zastrupitve s CO je bil objavljen v najprestižnejših revijah na področju. Nov pristop k raziskavam zastrupitve s CO vsebuje študijo o novih objektivnih pokazateljih stopnje zastruplitve s CO, študijo o objektivnem spremljanju uspešnosti zdravljenaja zastrupitve s CO in o strategijah za zdravljenje zastrupitve s CO na osnovi rezultatov preprečevanja propada nevronov v hipokampusu z različnimi oblikami terapije s kisikom. Med pomembne znanstvene dosežke sodi študija okrevanja po možganski kapi. Aktivacijo skorje smo merili z uporabo BOLD fMRI metode, ki poleg dobre časovne ločljivosti omogoča tudi izredno natančno lokacijo aktivacije možganske skorje. Meritve smo izvedli v prvem tednu po CVI in nato še po treh tednih in treh mesecih po CVI . Pri zdravem človeku pri izvedbi gibov ugotovimo, da pride do aktivacije primarne motorične skorje, suplementarnega motoričnega področja in premotorične skorje, kar je skladno z ugotovitvami drugih raziskovalcev. Novost naše študije pa je bila, da smo pri bolnikih s CVI v levi hemisferi ugotovili, da se močno poveča aktivacija vseh proučevanih področij možganske skorje takoj po CVI. Rezultati kažejo na pomen transkalosalnih povezav pri kompenzaciji izpada funkcije prizadetega dela možganov. Poleg tega dovoljujejo tudi sklep, da, vsaj pri blažje prizadetih bolnikih po CVI, bilateralna aktivacija prefrontalnih in parietalnih predelov skorje sodeluje pri okrevanju funkcije po CVI. Izsledki študije omogočajo semikvantitativno merjenje okrevanja skorje po CVI, poleg tega pa tudi planiranje ustrezne rehabilitacije. Glede na visoko pojavnost CVI v Sloveniji in drugod po svetu je prav slednje velikega pomena za izboljšanje kvalitete življenja bolnikov. Tudi uvedba neinvazivnega ocenjevanja živčnožilne sklopitve je pomembna za raziskave in diagnostiko v medicini. V ta namen smo vpeljali hkratno merjenje kortikalne aktivnosti in spremembo hitrosti krvi v cerebralnih arterijah kakor jih izzove vidno draženje z različnimi kontrati dražljaja. Tako smo vpeljali metodologijo ocenjevanja živčnožilne sklopitve pri različnih boleznih. Pomembni dosežki so bili doseženi tudi na področju toksinologije in proučevanja kardiovaskularnega sistema, prijavljen je bil tudi patent. Izpostavljamo naslednje: Mikrocistin-LR inducira spremembe v srčni mišic. Patohistološki pregled tkivnih rezin srca je pokazal, da MC-LR povzroča odebelitev sten srčnih arterij, v njihovi steni so bile prisotne penaste celice, v vezivu okoli žilne stene je bila prisotna limfocitarna infiltracija. MC-LR je induciral tudi povečanje kardiomiocitov, izgubo prečne progavosti citoplazme, zmanjšanje volumske gostote miofibril in razraščanje vezivnega tkiva. V rezinah ni bilo TUNEL pozitivnih celic. Ugotovili smo, da dolgotrajna izpostavljenost relativno nizkim odmerkom MC-LR pomeni resen rizični faktor za pojav okvare koronarnih arterij in kardiomiocitov. Rezultati so pomembni tudi zato, ker so mikrocistini prisotni v eutroficiranih vodah tudi v razvitem svetu, vključno s Slovenijo.
Pomen za razvoj Slovenije
SPLOŠEN OPIS DOSEŽKOV: Družbeno relevantni dosežki skupine P-3-0019 se kažejo v prenosu znanja iz raziskav v prakso (uporaba DTI in fMRI v nevrokirurgiji), izdelavi prototipa merilne naprave, ki lahko deluje v območju magnetnih polj in RF pulzov visoke jakosti (v sodelovanju s podjetjem ISKRA STD), raziskav, ki imajo vpliv na pripravo novih evropskih standardov predvsem kvalitete vode (raziskave na področju toksinologije in ekotoksinologije) novih, izvirnih pristopov pri analizi slike (segmentacija MRI slik v sodelovanju z NIH, Bethesda) in razvoju programske opreme za analizo EKG (sodelovanje z NASA in podjetjem Cardiosoft iz ZDA). V letu 2008 smo začeli sodelovanje s University of Texas School of Medicne v Houstonu (USA) (vrednost opreme, ki jo prispeva HeartWare je 400.000 USD) za proučevanje učinkov laminarnega toka krvi (princip delovanja črpalke) na delovanje in strukturo mikrocirkulacije v vitalni organih, vključno z možgani. Člani programske skupine P3-0019 so organizirali znanstvene konference, bili uredniki zbornika konference, imajo izkazane vodstvene sposobnosti in so bili za svoje delovanje deležni mednarodnih priznanj. Skrbimo za popularizacijo znanosti in skupino sestavljajo pretežno visokošolski učitelji. Povezujemo se s stroko - medicino, zaradi česar smo v skupino vključili tudi večje število kliničnih zdravnikov (v primerjavi s tehničnimi vedami bi to bilo, po analogiji, vključevanje raziskovalcev iz gospodarstva/podjetij). En raziskovalec iz podjetja je neposredno vključen v program kot mladi raziskovalec, kar se kaže tudi v aplikativnih rezultatih programske skupine. NEKAJ PRIMEROV: Mednarodna nagrada, promocija Slovenije: Kirn Borut - Nico Westerhof Award 2006 for “Striking New Concepts” by Beginning Investigators. Nagrado je prejel za proučevanje variabilnosti vzorca kontrakcije zdravega levega ventrikla na izpostavljenem srcu morskih prašičkov, za kar je izdelal zelo hiter sistem detekcije širjenja kontrakcije srca s pomočjo epikardialnih markerjev, ki je sestavljen iz videosistema in programske opreme za računalniško obdelavo slik. Študijalahko pomembno prispeva k razumevanju uskladitve diastolične in sistolične funkcije srca. Dosežek je pomemben za afirmacijo slovenske znanosti v tujini. Raziskovalni dosežek je bil predstavljen v obliki publikacije. RAZVOJ NOVEGA IZDELKA Paket programske opreme za proučevanje morfoloških in fizioloških značilnosti zdrave in prizadete srčne mišice. Oprema obsega štiri sklope in sicer: - Računalniški program za stereološko analizo mikroskopskih slik - Sistem za analizo gibanja prekatne stene z bleščicami in frekvenco zajemanja slike 900 Hz/s, kar uvršča naš sistem kot najzmogljivešji video sistem na tem področju - Interaktivni računalniškegi program kot model delovanja srca in krvnega obtoka ter model za simulacijo prenosa kisika po telesu. Program že nekaj let uporabljajo naši študenti na dodiplomskem in podiplomskem študiju. - Računalniški programa PQT.exe za analizo intervala QT v standardnem EKG. Program deluje v realnem času z merilnim sistemom Cardiax (Budimpešta) in interaktivno komunicira s serverskim program Cardiosoft (USA) ter postaja sestavni del tega programskega paketa. Naš program PQT.exe uporablja NASA v Houstonu, Univerza v Lundu (Švedska) in Univerza Duke (Sev. Karolina, ZDA), vgrajevala pa jo bo ameriška družba Cardiosoft kot del softwareskega paketa. Dosežek je pomemben za razvoj zdravstvene dejavnosti in kvalitete življenja bolnikov. Kot je razvidno iz predstavitve, je dosežek že uporabljen na številnih uglednih tujih inštitucijah. PATENTI V SLOVENIJI Razvita je bila “Naprava za neinvazivno merjenje podajnosti malih arterij pri človeku”, vključno s prototipom. Naprava omogoča meritve delovanja žilja, tudi mikrocirkulacije, v normalnih in patoloških razmerah. Glede na to, da so bolezni srca in žilja največji vzrok obolevnosti in umrljivosti populacije je izdelek pomemben doprinos. Dosežek je dokumentiran v patentnem uradu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo,
celotno poročilo na dLib.si
