مقالات مشابهة
عندما نفكر في الأدمغة، فإننا نميل إلى التفكير في الخلايا العصبية. إنه موجود في كلمتنا لدراسة الدماغ: علم الأعصاب. ولكن عندما يتعلق الأمر ببعض أسرار الدماغ – على سبيل المثال، دور النوم في تعزيز الذاكرة، أو نشأة إصابات الدماغ المؤلمة (TBIs) والاضطرابات العصبية التنكسية مثل مرض باركنسون ومرض الزهايمر – فإن الإجابات التي نسعى إليها قد تكمن في مكان آخر: الجهاز الجليمفاوي.
جهاز إزالة النفايات من الدماغ والجهاز العصبي للإنسان والفقاريات الأخرى، يستمد الجهاز الجليمفاوي اسمه من الخلايا الدبقية في الدماغ، التي يعتمد عليها، والجهاز الليمفاوي، الذي يشبهه وظيفيا. وهو يتألف من المسار بما في ذلك القنوات التي تسمى البطينات، والمساحات الخلالية في الدماغ – المساحات بين الخلايا في المادة الرمادية والبيضاء في الدماغ – والمساحات المحيطة بالأوعية الدموية حول الأوردة والشرايين في الدماغ.
يعمل العلماء في مختبر جونز هوبكنز للفيزياء التطبيقية (APL) في لوريل بولاية ميريلاند على تعزيز فهمنا للنظام الجليمفاوي والدور الذي يلعبه في النوم وتقوية الذاكرة والأمراض التنكسية والمزيد.
“إذا رجعت إلى التصوير العصبي منذ خمسينيات القرن التاسع عشر، فستجد أن العلماء كانوا مهتمين في المقام الأول بتصوير البطينين لفهم أمراض مثل استسقاء الرأس بشكل أفضل [a neurological disorder caused by a buildup of excess cerebrospinal fluid (CSF)]”، قالت كلارا شول، كبيرة العلماء في مجموعة علم الأعصاب في قسم الأبحاث والتطوير الاستكشافي (REDD) في APL. “وبعد ذلك تم اكتشاف الخلايا العصبية، وتحول التركيز بعيدًا عن البطينين ونحو المادة الخلوية في الدماغ على مدار الـ 150 عامًا التالية. أو هكذا.”
في العقد الماضي، أدت الدراسات التي أجريت على الفئران باستخدام متتبعات الفلورسنت إلى اكتشاف الجهاز الجليمفاوي ودوره في النوم وأمراض التنكس العصبي، من بين أسئلة أخرى. “لقد طور هذا المجال فهمًا قويًا لكيفية عمل هذا النظام من خلال النماذج الحيوانية، بالإضافة إلى الدراسات الغازية على البشر حيث يقومون بحقن الأصباغ في السائل الدماغي الشوكي ثم مراقبة الأشخاص النائمين باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي. [magnetic resonance imaging] وقال شول “الماسحات الضوئية”.
من الواضح الآن أن الفهم الأفضل للنظام الجليمفاوي -كيف يعمل، وكيفية مراقبة أعماله والتأثير عليها- يمكن أن يكون له تأثير كبير وإيجابي على صحة الإنسان، في مجموعة متنوعة من التطبيقات المدنية والعسكرية. ولكن قبل أن يحدث ذلك، لا بد من معالجة فجوات تكنولوجية كبيرة.
قال شول: “إذا كان لديك مرض في الجهاز الجليمفاوي لديك، فليس لدينا طريقة لتحديد ذلك دون حقن متتبعات الفلورسنت في السائل النخاعي الخاص بك أو وضعك في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي أثناء نومك، أو في بعض الحالات، قد تصاب بالمرض”. “قم بحفر ثقب في جمجمتك لتخفيف الضغط ويمكن أخذ عينة من السائل الدماغي الشوكي في هذه العملية. ولكن لا توجد حقًا طريقة غير جراحية لمراقبة أو قياس ديناميكيات تدفق السائل الدماغي الشوكي في الدماغ. وهنا يأتي دور APL.”
بدأ عمل APL في استشعار النظام الجليمفاوي بمحاولة استخدام أجهزة الاستشعار التجارية الجاهزة لتتبع دورها في إصابات الدماغ المؤلمة. هذا المشروع برعاية جامعة الخدمات الموحدة (USU) وبدعم من برامج البحوث الطبية الموجهة من الكونغرس (CDMRP)، وهو عبارة عن تعاون مع طبيب النوم التابع للبحرية جيه كينت ويرنر. إن الإمكانات التي رأوها باستخدام أجهزة استشعار التحليل الطيفي غير الغازية القريبة من الأشعة تحت الحمراء (NIRS) – وهي تقنية تستخدم تقليديًا لتتبع نشاط الدورة الدموية (تدفق الدم) – ألهمت فريق APL لتوسيع قدراته.
في غضون فترة زمنية قصيرة نسبيًا، قام شول وبقية فريق APL، مسترشدين بخبرة جوزيف أنجيلو، عالم الفيزياء البصرية في REDD، بتطبيق نموذج متخصص من NIRS، المعروف باسم NIRS الوظيفية في مجال التردد (FD-fNIRS)، لتطوير أجهزة استشعار غير جراحية يمكنها تتبع نشاط الجهاز الجليمفاوي بدقة.
لضبط FD-fNIRS لمراقبة ديناميكيات السوائل المعقدة للنظام الجليمفاوي، قام فريق APL بتطوير “أشباح بصرية” تمثل الخصائص البصرية للنظام الجليمفاوي – وهو جهد تم وصفه في منشور في آي إي إي إكسبلور بناء على ورقة المؤتمر. منذ هذا الإنجاز، واصل ويل كون، عالم النوم ومهندس الإشارات العصبية في REDD، إجراء دراسات النوم التي تم فيها قياس النشاط الجليمفاوي وتتبعه جنبًا إلى جنب مع المقاييس التقليدية المرتبطة بالنوم، مثل نشاط تخطيط كهربية الدماغ (EEG).
إن إنشاء المراسلات بين الجهاز الجليمفاوي وديناميكيات النوم المعروفة ليس بالأمر الهين، لكنه يستحق الجهد المبذول. وقال كون: “هناك سبب وجيه للاعتقاد بأننا قادرون على التفاعل مع النظام الجليمفاوي”. “نحن نعرف الدوافع. لقد بدأنا نرى أن نوعًا معينًا من النوم يسمى نوم الموجة البطيئة يحفز تدفق الدم إلى الدماغ. وعندما يتدفق الدم إلى الداخل، يتدفق السائل الدماغي الشوكي إلى الخارج – ويبدو أن هذا هو المحرك لكثير من العمليات. نشاط إزالة النفايات في النظام الجليمفاوي.”
وتابع كون: “لحسن الحظ، هناك مجموعة واسعة من الأبحاث حول نوم الموجة البطيئة وتعزيز الذاكرة – فنحن نعرف طرقًا للتفاعل مع هذه الموجات البطيئة والتحكم فيها، وكيفية زيادتها، مثل استخدام النقرات والأصوات لتحفيز المزيد من الموجات. وإذا يمكننا أن نفعل ذلك، فهو يشير إلى علاجات محتملة للجهاز الجليمفاوي – ربما علاجات يمكننا تطبيقها بشكل وقائي مع TBI من أجل تجنب التدهور العصبي بعد 20 أو 30 عامًا.
بدأت APL مؤخرًا تعاونًا مع مايكل سميث، طبيب النوم في Johns Hopkins Medicine (JHM) في بالتيمور. عثر سميث على ثلاث أوراق بحثية من أواخر الثمانينيات، وجدت أن التبريد الذي يتم تقديمه في لحظات معينة أثناء النوم يمكن أن يؤدي إلى نوبات طويلة من نوم الموجة البطيئة لدى البشر. وقد تم تكرار هذه النتائج منذ وقت ليس ببعيد من قبل العديد من فرق البحث الأوروبية، الأمر الذي لفت انتباه سميث إليها.
“هذا اكتشاف مثير، لأنه باستخدام الأساليب القائمة على الصوت، يمكنك فقط تحويل موجة واحدة أو اثنتين من الموجات البطيئة إلى خمس أو ست موجات؛ ولكن هذا التأثير الحراري لديه القدرة على تحفيز مئات، وربما حتى آلاف الموجات البطيئة، مما يضيف ما يصل إلى وأوضح كون أن “نوم الموجة البطيئة أكثر تصالحية بشكل ملحوظ”. “قد يكون ذلك بمثابة تغيير في قواعد اللعبة لمساعدة السكان المسنين على تحقيق تصفية أفضل للغليمفاوي، بما في ذلك الأشخاص الأصحاء والذين يعانون من اضطرابات عصبية، بما في ذلك مرض الزهايمر ومرض باركنسون.”
