Vědci vyvinuli nový index CCSI pro měření souladu prokrvení a hustoty neuronů v mozku

Vědci z University of Southern California vyvinuli nový index nazvaný CCSI (cerebral blood flow–cell-body staining intensity similarity index), který umožňuje přesněji hodnotit, nakolik si v lidské mozkové kůře odpovídá průtok krve a hustota nervových buněk. Studii publikovanou 15. září 2026 vedli výzkumníci Fanhua Guo a Chenyang Zhao z Keck School of Medicine při Mark and Mary Stevens Neuroimaging and Informatics Institute.

Na výzkumu se podílelo 30 zdravých dospělých dobrovolníků, z nichž 14 se později vrátilo k druhému měření, což týmu umožnilo ověřit stabilitu výsledků v čase. Data byla získána pomocí 7teslové magnetické rezonance a metody arteriálního spinového značení (ASL), která umožňuje neinvazivně sledovat průtok krve mozkovou tkání bez nutnosti podávat kontrastní látku.

Nově navržený index CCSI porovnává perfuzi krve s hustotou buněčných těl v celkem 360 oblastech mozkové kůry. Cílem bylo zjistit, jak přesně se v jednotlivých regionech shoduje množství přiváděné krve s hustotou neuronů, které v dané oblasti energii spotřebovávají. Výsledky ukázaly, že vyšší míra shody mezi těmito dvěma parametry souvisí s vyšší mitochondriální respirační kapacitou, tedy schopností buněk efektivně produkovat energii.

„Mozek má téměř žádnou schopnost ukládat energii, takže jeho buňky závisí na konstantním a pečlivě regulovaném zásobování z krevního oběhu,“ uvedla Fanhua Guo. Tento vztah mezi přísunem krve a energetickými nároky tkáně je podle autorů studie klíčový pro pochopení toho, jak mozek funguje na buněčné úrovni a jak si udržuje rovnováhu mezi nabídkou a poptávkou po energii.

Index CCSI by podle autorů mohl v budoucnu sloužit jako nástroj pro lepší predikci neuronální aktivity v oblastech mozku spojených s pamětí, uvažováním a pozorností. Tyto funkce patří mezi kognitivní procesy, které jsou energeticky nejnáročnější a jejichž narušení je spojováno s řadou neurologických a psychiatrických onemocnění. Přesnější porozumění tomu, jak se v konkrétních oblastech kůry sbíhá krevní zásobení s buněčnou hustotou, by mohlo pomoci lékařům i výzkumníkům lépe interpretovat zobrazovací data u pacientů s poruchami paměti nebo pozornosti.

Metoda ASL použitá v rámci studie má oproti tradičním zobrazovacím technikám tu výhodu, že nevyžaduje injekci kontrastní látky, čímž snižuje riziko pro pacienty a umožňuje opakovaná měření u téhož člověka bez dalších zdravotních rizik. Kombinace této metody s vysokým rozlišením 7teslové magnetické rezonance dala vědcům možnost mapovat průtok krve s dosud nevídanou přesností, což bylo nezbytné pro výpočet nového indexu na úrovni stovek jednotlivých kortikálních oblastí.

Skutečnost, že čtrnáct z třiceti účastníků absolvovalo i druhé měření, umožnila týmu ověřit, zda jsou naměřené hodnoty CCSI v čase konzistentní, což je důležitý předpoklad pro případné budoucí klinické využití tohoto ukazatele. Opakovatelnost měření je zásadní podmínkou pro to, aby se index mohl v budoucnu stát spolehlivým diagnostickým nebo výzkumným nástrojem.

Výzkum byl finančně podpořen několika granty od amerických National Institutes of Health, konkrétně granty UF1-NS100614, S10-OD025312, R01-EB032169, RF1-AG084072, R01-MH134004 a R01-NS134712. Tato podpora odráží širší zájem o financování projektů zaměřených na neurozobrazovací metody a pochopení energetického metabolismu mozku.

Autoři studie plánují na výsledky navázat dalším výzkumem, který by měl prozkoumat, zda lze index CCSI využít i u pacientů s neurodegenerativními onemocněními nebo poruchami spojenými se sníženým prokrvením mozku. Pokud se ukáže, že odchylky v hodnotách CCSI korelují s časnými známkami kognitivního poklesu, mohl by tento ukazatel v budoucnu sloužit jako doplňkový diagnostický nástroj vedle standardních zobrazovacích metod.

Studie tak přináší nový pohled na to, jak úzce je fungování mozkové tkáně provázáno s jejím krevním zásobením, a nabízí konkrétní metodický rámec, jak tento vztah kvantifikovat na úrovni jednotlivých oblastí mozkové kůry.