چگونه مغز جریان خون را در هنگام خواب کنترل می کند

حتی زمانی که ما خواب هستیم، مغز به طور کامل استراحت نمی کند. به طور شگفت انگیزی، جریان خون در مغز خواب می تواند بیشتر از زمانی باشد که در حالت بیداری است. این به مغز اجازه می دهد تا متابولیت های زائد را حذف کند، که برای جلوگیری از پیشرفت و پیشرفت اختلالات عصبی مانند زوال عقل مهم است. با این حال، مکانیسم دقیق چگونگی افزایش جریان خون توسط مغز در خواب شناخته نشده است.

محققان به رهبری کیم سونگ-گی، مدیر مرکز تحقیقات تصویربرداری علوم اعصاب در موسسه علوم پایه، کره جنوبی، اخیراً اسرار این پدیده را کشف کردند. کشف شد که نوعی از نورون بازدارنده به نام “نرون پاروالبومین (PV)” ماده ای به نام “ماده P” ترشح می کند که مسئول اتساع عروق و کنترل جریان خون به مغز است. این مطالعه در مجله منتشر شده است مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم.

برخلاف سایر نورون‌های زیرگروه مهاری، قبلاً تصور می‌شد که نورون‌های PV GABAergic مواد وازواکتیو آزاد نمی‌کنند، از این رو نقش آنها در تنظیم جریان خون بحث‌برانگیز بوده است. برای بررسی نقش نورون های PV در تنظیم جریان خون، محققان یک پروتئین اپسین به نام channelrhodopsin-2 (ChR2) را در نورون های PV موش بیان کردند و به طور انتخابی نورون های PV را با تحریک نور فعال کردند.

پاسخ‌های عروقی به فعال‌سازی نورون‌های PV با تصویربرداری نوری میدان وسیع و تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) اندازه‌گیری شد. علاوه بر این، برای شناسایی نقش نورون های PV بر جریان خون تحت بیهوشی، محققان از کتامین/گزیلازین برای خواباندن حیوانات استفاده کردند.

نتایج نشان داد که در حیواناتی که به آرامی بیهوش شده اند، تحریک نورون های PV باعث انقباض عروق و کاهش جریان خون می شود. به دنبال آن اتساع آهسته عروق و افزایش جریان خون از 20 ثانیه تا یک دقیقه پس از توقف تحریک انجام شد. از سوی دیگر، در حیوانات فعال، فعالیت نورون PV تنها منجر به کاهش جریان خون می شود. این بدان معناست که نورون های PV دو مکانیسم متفاوت برای کنترل جریان خون مغزی بسته به اینکه مغز بیدار است یا خواب است، دارند.

علاوه بر این، محققان مکانیسم پشت گشاد شدن آهسته عروق پس از تحریک اپتوژنتیک را کشف کردند. هنگامی که نورون های PV فعال می شوند، نورون های تحریک کننده مجاور را مهار می کند که باعث انقباض عروق و کاهش جریان خون می شود. در همان زمان، مشخص شد که این نورون‌های PV پپتیدی به نام «ماده P» آزاد می‌کنند که مسئول اتساع آهسته عروقی مشاهده‌شده است. ماده P سلول‌هایی به نام نیتریک اکسید سنتاز (nNOS) نورون‌های GABAergic را فعال می‌کند که اکسید نیتروژن، یک گشادکننده عروق شناخته شده ترشح می‌کنند.

پژوهش حاضر در نهایت عوامل کنترل کننده جریان خون به مغز در طول خواب و نقش ناشناخته قبلی نورون های PV در این فرآیند را آشکار می کند. کارگردان کیم گفت: “تحقیق ما مسیر جدیدی از تحقیقات را در مورد مکانیسم های کنترل جریان خون مغزی با پیامدهای احتمالی در درمان بی خوابی و اختلال خواب پیشنهاد کرد.”