（文章來源：量子認(rèn)知）

藥物是否以正確的量到達(dá)我們大腦的正確位置？這是藥物醫(yī)學(xué)家們長期以來一直尋求解決的問題，也是所有服藥的人們極為關(guān)心的具體問題。最近，荷蘭萊頓大學(xué)的科學(xué)家通過建立數(shù)學(xué)模型來描述我們大腦的小“大腦塊”，可以預(yù)測大腦中隨時間和空間變化的藥物的濃度。

萊頓大學(xué)（荷蘭語：Universiteit Leiden）座落在荷蘭的萊頓市，是目前荷蘭最古老的大學(xué)，享有極高的國際聲譽(yù)。該校建立于1575年，由荷蘭威廉王子所建，荷蘭君主威廉明娜女王、朱麗安娜女王、貝婭特麗克絲女王以及威廉-亞歷山大國王都曾在萊頓大學(xué)學(xué)習(xí)。

研究人員說：“迄今為止，成功地運(yùn)用于大腦的藥物仍然十分有限。歷來對我們大腦的復(fù)雜性以及藥物如何在大腦中自我分配仍然不甚了解”。因此，研究人員開發(fā)了數(shù)學(xué)3D立體模型，以預(yù)測大腦中的藥物濃度。 這種嶄新的模型描述了藥物在時間和空間上的擴(kuò)散，從而可以認(rèn)知藥物分配的不同過程。

準(zhǔn)確地了解藥物在大腦中的擴(kuò)散方式和數(shù)量對于開發(fā)新藥物至關(guān)重要。如果在目標(biāo)部位，如局部腦腫瘤中，藥物不足，則不會產(chǎn)生預(yù)期的效果。如果藥物的含量過多，又可能會產(chǎn)生更多的副作用。此外，通常由于生病，大腦內(nèi)部可能存在局部差異。因?yàn)檫@些差異會影響大腦的空間分布，使藥物效果的評估變得十分困難。

出于實(shí)際和倫理的原因，我們不可能用真實(shí)的大腦來進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)。 這樣的數(shù)學(xué)模型提供了便于安全地了解更多大腦信息的方法。該模型基于所謂的腦模塊原理。一個腦模塊是一小塊腦組織的抽象表示，被視為腦的基本構(gòu)建塊，其中用數(shù)學(xué)方法描述了大腦中最小的血管、大腦毛細(xì)血管以及細(xì)胞外的腦液。

在這種腦模塊結(jié)構(gòu)中，藥物首先通過從血管穿過腦血腦屏障，從而自身分裂，然后再通過細(xì)胞外腦液進(jìn)一步擴(kuò)散并結(jié)合至其藥物靶標(biāo)。 腦血管障壁（blood–brain barrier，簡稱BBB），指在血管和腦之間的一種有選擇性地阻止某些物質(zhì)由血液進(jìn)入大腦的“屏障”。

通過將這些腦模塊像構(gòu)建塊一樣連接在一起，從而可以描述大腦的更大部分。通過賦予某些大腦塊與其他大腦塊不同的屬性，這樣可以研究大腦內(nèi)部空間變化的影響。由于每一種藥物在每一個患者的大腦的空間過程和特性可能會有所不同，再加上由于疾病本身發(fā)生的變化，通過在適應(yīng)性構(gòu)建塊中呈現(xiàn)大腦數(shù)學(xué)景象，可以使數(shù)學(xué)模型針對每個患者及其具體情況進(jìn)行個性化的模式測量。

該研究通過使用數(shù)學(xué)技術(shù)更好地理解藥理過程，通過三維立體的腦單元模型，在數(shù)學(xué)與藥理學(xué)兩個學(xué)科之間架起了一座橋梁。科學(xué)家們相信，通過這樣的的3D模型，為描述藥物在復(fù)雜大腦中的傳播奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)。
（責(zé)任編輯：fqj）