مصر: إيهاب محمد زايد
قد يؤدي المد المنظم لموجات الدماغ والدم والسائل الشوكي الذي ينبض عبر دماغ نائم إلى التخلص من السموم العصبية التي تسبب مرض الزهايمر وأمراض أخرى.
بدأ العلماء في فهم إحدى الطرق التي قد يفيد بها النوم صحة الدماغ: من خلال تنظيم تدفق السوائل الذي يمكن أن يزيل التراكمات الضارة للبروتينات والفضلات حول الخلايا العصبية.
عندما تغوص في نوم عميق ، تبدأ دورة من النشاط خلف جفونك المغلقة. أولاً ، تنبض الموجة الكهربائية البطيئة عبر الدماغ. بعد بضع ثوانٍ ، تنخفض كمية الدم داخل الدماغ. ثم تعكس موجة من السائل النخاعي اتجاه تدفقها المعتاد وتتحرك صعودًا عبر تجاويف كبيرة في الأجزاء السفلية والمركزية من الدماغ. يتكرر هذا النمط حوالي ثلاث مرات في الدقيقة طوال مدة النوم غير الريمي ، وهي المراحل التي لا تحلم عادةً عندما تظل عيناك ساكنتين.
في دراسة حديثة ، لاحظ الباحثون التسلسل الإيقاعي الذي يوحد هذه الظواهر الثلاث لدى البشر لأول مرة ووجدوا الروابط السببية بينهم. توضح النتائج التي توصلوا إليها كيف يمكن للنوم أن يحمي رفاهية الدماغ من خلال قيادة عناصر من “نظام السباكة” الغامض الموجود في الدماغ قبل بضع سنوات فقط. في يوم من الأيام ، قد تكون الآلية المكتشفة حديثًا أساسًا للعلاجات الجديدة لمنع التدهور المعرفي لدى مرضى الزهايمر وحالات أخرى ، ولكنها بالفعل ذات قيمة لتعميق فهم الديناميات الفسيولوجية للنوم.
تقول لورا لويس ، الأستاذة المساعدة في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة بوسطن والمؤلفة الرئيسية للدراسة ، إن النوم ظاهرة سريالية إلى حد ما. كل يوم ، ندخل في حالة متغيرة من الوعي تتغير فيها العديد من جوانب إدراكنا وعلم وظائف الأعضاء بشكل كبير ومتزامن. ومع ذلك لا يمكننا العيش بدونها. تموت الحيوانات المحرومة من النوم ، وحتى النوم غير الكافي مرتبط بالتدهور المعرفي.
تجول الأفكار المجردة في الأفكار الواعدة في العلوم والرياضيات. سافر معنا وانضم إلى المحادثة.
اطلع على جميع مدونة Abstractions
لسنوات ، كان العلماء يشكون في أن الضرر الناجم عن النوم المضطرب له علاقة بالتراكم المفرط للنفايات أو السموم في الدماغ. أظهرت الدراسات أن النوم مهم للتخلص من النفايات ، لكن التفاصيل كانت ضبابية. في عام 2012 ، حدد البحث في مختبر Maiken Nedergaard ، عالِم الأعصاب في المركز الطبي بجامعة روتشستر ، ما يبدو أنه مسار التخلص من النفايات في الدماغ ، وهو النظام الجليمفاوي (الدبقية اللمفاوية). هذه مجموعة رقيقة من القنوات التي تشكلها الخلايا الدبقية في الدماغ والتي يمكنها توصيل السوائل داخل الدماغ. كانت المشكلة أنه لا يبدو أن هناك آلية معقولة تربط العلامات العصبية للنوم بالجهاز الجليمفاوي أو حتى بحركات السائل النخاعي (CSF) بشكل عام. قال لويس: “لم نكن متأكدين مما كان يتغير ، أو كيف”.
ومع ذلك ، أشارت التجارب التي أجريت على الحيوانات إلى وجود بعض الارتباط بين نشاط موجة الدماغ أثناء النوم وتدفق السوائل عبر الدماغ. بدا البحث عن تلك الأنماط في أدمغة الإنسان النائم طريقة جيدة للبدء في الحصول على بعض الإجابات.
قالت نينا فولتز ، باحثة مساعدة في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة بوسطن والمؤلفة الأولى للدراسة ، إن الباحثين تجسسوا على دورات النوم الطبيعية في وقت متأخر من الليل. لقد أرادوا الحصول على قياسات موجات الدماغ ، والأكسجين في الدم وحركات السائل النخاعي في وقت واحد ، لذلك قاموا بوضع أقطاب كهربائية على فروة الرأس عند 13 شخصًا ووضعهم في الفراش في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي. ساعد المتعاونون معهم في مركز مارتينوس للتصوير الطبي الحيوي في صياغة طريقة جديدة لتصوير الدماغ: التقطت عملية التصوير بالرنين المغناطيسي المتسارع صورًا متعددة في الثانية واكتشفت تدفق السوائل ، والتي ظهرت كمناطق مشرقة جدًا في عمليات المسح.
قالت هيلين بنفينست ، أستاذة التخدير في جامعة ييل ، والتي لم تعمل في المشروع ، إن هذا المزيج من القياسات كان غنيًا بالمعلومات و “كشف عن أنماط مدهشة”. لقد أظهر أن عناصر الدورة تمت مواءمتها في الوقت المناسب ، أحدها يتبع الأخير عن كثب. لكن هذا كان مجرد ارتباط ، وأراد الباحثون دليلًا على أن كل جزء من الدورة يسبب الجزء التالي.
أثناء نوم البشر ، استخدم العلماء تقنية التصوير بالرنين المغناطيسي لمراقبة النمط الدوري لحركة السوائل في أدمغتهم. في هذا الفيديو ، يشير اللون الأحمر إلى وفرة تدفق الدم المؤكسج ، بينما يشير اللون الأزرق إلى تدفقات السائل النخاعي. تشير النتائج إلى أنه مع خروج الدم من الدماغ استجابةً للنشاط العصبي المنخفض ، يندفع السائل الدماغي النخاعي لملء الفراغ.
تحقيقا لهذه الغاية ، قاموا ببناء نموذج يعتمد على الديناميكيات المعمول بها في الدماغ. كان معروفًا بالفعل ، على سبيل المثال ، أن النشاط الكهربائي في الدماغ يغير أنماط تدفق الدم ، لأن الخلايا العصبية عالية النشاط تحتاج إلى المزيد من الأكسجين والطاقة. في نموذج العلماء ، أدى جزء من الموجة البطيئة التي تهدأ فيها الخلايا العصبية إلى انخفاض تدفق الدم في أجزاء من الدماغ. ولكن مع انخفاض حجم الدم في الأنسجة ، يتدفق السائل الدماغي النخاعي للتعويض ، على الأرجح من خلال الجهاز الجليمفاوي. تطابق النموذج مع التوقيت الذي لاحظوه بدقة كافية لاقتراح علاقة سببية.
من غير المعروف ما إذا كان هذا النمط من حركة السوائل داخل المساحات الكبيرة في الدماغ – البطينان الثالث والرابع – يمتد إلى باقي أجزاء الدماغ. لم تركز الدراسات التي أجريت على الحيوانات في وقت سابق على البطينين ، وبدلاً من ذلك فحصت كيفية انتشار السوائل عبر المساحات الأصغر داخل أنسجة المخ وتنظيف النفايات التي تتراكم هناك. قال جيفري إيليف ، أستاذ الطب النفسي وعلم الأعصاب في كلية الطب بجامعة واشنطن والذي يدرس حالات التنكس العصبي ، إن ما شاهدته مجموعة بوسطن قد يعكس ديناميكيات موائع متشابهة جدًا.
قال جيفري تيثوف ، الأستاذ المساعد في الهندسة الميكانيكية في جامعة روتشستر: “هناك الكثير من الأسئلة التفصيلية التي لم تتم تسويتها بعد ، لكن هذه خطوة كبيرة إلى الأمام”. يدرس فريقه الجهاز الجليمفاوي ، وتتوافق بعض نتائجهم الحديثة غير المنشورة بشكل جيد مع تناوب الدم و CSF الذي يظهر في هذا التصوير البشري. “نحن جميعًا متحمسون جدًا حيال ذلك.”
تفتقر الدراسة إلى مزيد من المعلومات الدقيقة حول كيفية قيام السائل الدماغي الشوكي بإزالة الفضلات من الدماغ ، ولكن حتى هذا المخطط المحدود للآلية يمكن أن يعزز فهم الأمراض المعرفية.
لاحظ العلماء وجود علاقة بين النوم ومرض الزهايمر: غالبًا ما تسبق اضطرابات النوم المرض ، والذي بدوره يبدو أنه يزيد من اضطراب النوم. علم الأحياء وراء هذا الاتصال غير معروف ، ولكن التفسير المعقول هو أنه من خلال تغيير تدفق الدم في الدماغ ، تؤدي الإشارات الكهربائية المرتبطة بالنوم إلى موجات من السائل النخاعي لإزالة لوحة الأميلويد السامة حول الخلايا العصبية. قد يسمح أي شيء يتعارض مع النوم بتراكم اللويحات والتسبب في الإصابة بمرض الزهايمر. قال إيليف: “أحد الأسباب التي تجعلني أعتقد أن دراسة مثل هذه مثيرة للغاية هو أنها تقدم تفسيراً واحداً محتملاً قد يكون مناسباً بالفعل”. “ولكن علينا اختبار ذلك.”
تستعد لويس وفريقها للدراسات التي ستدرس هذه الديناميكيات في الأشخاص الذين يعانون من اضطرابات الدماغ. ومع ذلك ، كشفت هذه الملاحظات الأخيرة في الأدمغة الشابة السليمة عن تسلسل يضيف تفاصيل إلى الصورة المتطورة لوظيفة النوم.
قال إيليف: لقد كنا نسأل هذه الأسئلة حول النوم منذ قرون. “إنه شيء يهتم به الجميع كثيرًا ، ومع ذلك فهو شيء غامض جدًا.” وأضاف: “إن فهمنا وخبرتنا في النوم أمر أساسي لمن نحن وما نفعله كل يوم.”
