كيف يتحكم الدماغ في تدفق الدم أثناء النوم؟
حتى أثناء نومنا، لا يرتاح الدماغ تماما. والمثير للدهشة أن تدفق الدم في الدماغ النائم يمكن أن يكون أكبر مما هو عليه عندما يكون في حالة يقظة. هذا يسمح للدماغ بإزالة مستقلبات النفايات، وهو أمر مهم لمنع تطور وتطور الاختلالات العصبية مثل الخرف. ومع ذلك، فإن الآلية الدقيقة لكيفية زيادة الدماغ النائم لتدفق الدم لم تكن معروفة.
اكتشف الباحثون بقيادة المدير كيم سيونغ جي من مركز أبحاث تصوير العلوم العصبية داخل معهد العلوم الأساسية، كوريا الجنوبية، مؤخرا الأسرار الكامنة وراء هذه الظاهرة. تم اكتشاف أن نوعا من الخلايا العصبية المثبطة يسمى ”parvalbumin «PV» neuron“ يفرز مادة تسمى ”المادة P“ المسؤولة عن توسع الأوعية والتحكم في تدفق الدم إلى الدماغ. نشرت الدراسة في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. م.
على عكس الخلايا العصبية من النوع الفرعي المثبط الأخرى، كان يعتقد سابقا أن الخلايا العصبية الكهروضوئية GABAergic لا تطلق مواد نشطة للأوعية، وبالتالي كان دورها في تنظيم تدفق الدم مثيرا للجدل. للتحقيق في دور الخلايا العصبية الكهروضوئية في تنظيم تدفق الدم، أعرب الباحثون عن بروتين أوبسين يسمى تشانيلرودوبسين-2 «ChR2» في الخلايا العصبية الكهروضوئية للفئران، والخلايا العصبية الكهروضوئية المنشطة بشكل انتقائي عن طريق تحفيز الضوء.
تم قياس الاستجابات الوعائية لتنشيط الخلايا العصبية الكهروضوئية عن طريق التصوير البصري واسع المجال والتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي «fMRI». بالإضافة إلى ذلك، لتحديد دور الخلايا العصبية الكهروضوئية في تدفق الدم تحت التخدير، استخدم الباحثون الكيتامين / إكسيلازين لوضع الحيوانات في النوم.
أظهرت النتائج أنه في الحيوانات المخدرة بخفة، أدى تحفيز الخلايا العصبية الكهروضوئية إلى تضيق الأوعية وانخفاض تدفق الدم. أعقب ذلك توسع الأوعية البطيء وزيادة في تدفق الدم من 20 ثانية إلى دقيقة بعد التوقف عن التحفيز. من ناحية أخرى، في الحيوانات النشطة، أدى نشاط الخلايا العصبية الكهروضوئية فقط إلى انخفاض تدفق الدم. هذا يعني أن الخلايا العصبية الكهروضوئية لها آليتان مختلفتان للتحكم في تدفق الدم الدماغي اعتمادا على ما إذا كان الدماغ مستيقظا أو نائما.
علاوة على ذلك، اكتشف الباحثون أيضا الآلية الكامنة وراء توسع الأوعية البطيء الملحوظ بعد التحفيز البصري الوراثي. عندما يتم تنشيط الخلايا العصبية الكهروضوئية، فإنها تمنع الخلايا العصبية المثيرة القريبة، مما يسبب تضيق الأوعية وانخفاض تدفق الدم. في الوقت نفسه، وجد أن هذه الخلايا العصبية الكهروضوئية تطلق ببتيدا يسمى ”المادة P“، وهو المسؤول عن توسع الأوعية البطيء الملحوظ. تنشط المادة P خلايا تسمى سينسيز أكسيد النيتريك «nNOS» الخلايا العصبية GABAergic التي تفرز أكسيد النيتروز، وهو موسع وعائي معروف.
يكشف هذا البحث أخيرا النقاب عن العوامل التي تتحكم في تدفق الدم إلى الدماغ أثناء النوم، والدور غير المعروف سابقا للخلايا العصبية الكهروضوئية في هذه العملية. قال المدير كيم: ”اقترح بحثنا اتجاها جديدا للبحث حول آليات التحكم في تدفق الدم الدماغي، مع آثار محتملة في علاج الأرق واضطراب النوم“.
