دانشمندان دانشکده پزشکی UNC، دانشکده پزشکی WVU و موسسه فناوری فدرال سوئیس کشف کردند که یک سری نورون‌های خاص در مغز، به‌طور فعال در پردازش سیگنال‌های قلبی و تنفسی نقش دارند.
به گزارش تکناک، مغز انسان به‌طور مداوم اطلاعاتی را از بدن به ویژه از اندام‌های داخلی مانند قلب و ریه‌ها دریافت می‌کند. این اطلاعات به ندرت به آگاهی می‌رسند، اما برای حفظ سلامت بدن و تأثیرگذاری بر عملکرد مغز، از جمله ادراک، احساسات و شناخت، حیاتی هستند. اکنون محققان در حال بررسی این هستند که چگونه مغز دقیقاً جریان اطلاعات دریافتی از قلب و ریه‌ها را پردازش می‌کند که منجر به درک وسیع‌تری از ادغام مغز و بدن و سلامت یا بیماری‌های ناشی از آن می‌شود.
یافته‌های پیشگامانه در علوم اعصاب
دکتر ویبهور کریشنا، دکتر علی رضایی و دکتر اولاف بلانک، کشف کردند که نورون‌های خاصی در تالاموس به‌طور فعال در پردازش سیگنال‌های قلبی و تنفسی نقش دارند.
کریشنا گفت: هر ضربان قلب و هر نفس، یک جریان غنی و ورودی از اطلاعات حسی برای مغز انسان ایجاد می‌کند. با این حال، درک عمیق‌تر از اینکه چگونه مغز این اطلاعات را یکپارچه می‌کند، مبهم باقی مانده است.
ما علاقه‌مند به کشف این موضوع بوده‌ایم که چگونه مغز انسان به یکپارچه‌سازی اطلاعات قلبی-تنفسی دست می‌یابد و اینکه آیا تجزیه آن با هر گونه اختلال در مغز، قلب یا ریه که در بیمارستان‌ها مشاهده می‌شود مرتبط است یا خیر.
طی سال‌ها، محققان بالینی و تحقیقاتی برای مطالعه دقیق این ادغام با استفاده از تکنیک ثبت میکروالکترود در طی جراحی تحریک عمقی مغز همکاری کردند. محققان با استفاده از یک رویکرد جدید برای مطالعه تک‌نورون‌ها در سه ناحیه مختلف تالاموس، توانستند دخالت عملکردی مستقیم نورون‌های تالاموس و زیر تالاموس را در پردازش سیگنال‌های قلبی-تنفسی مشاهده کنند. این اطلاعات می‌تواند به توصیف بهتر نحوه پردازش سیگنال‌های نواحی زیر قشری مغز از طریق یک مسیر عملکردی از اندام‌های داخلی کمک کند.
تکنیک‌های پیشرفته در تحقیقات عصبی
برای تکمیل این تحقیق، محققان از ضبط میکروالکترود در طول تحریک عمیق مغز برای بیماران تحت درمان برای بیماری‌های عصبی استفاده کردند. سپس محققان از این ضبط‌ها برای بررسی فعالیت سلول‌های عصبی منفرد مرتبط با عملکردهای قلبی و تنفسی در سه ناحیه زیر قشری استفاده کردند: هسته میانی شکمی، هسته دمی شکمی تالاموس و هسته ساب تالاموس.
آنها به این نتیجه رسیدند که حدود 70 درصد از نورون‌های ثبت شده توسط ضربان قلب، فاصله بین ضربان قلب یا تنفس تعدیل می‌شوند.
محققان نوشتند که این الگوهای پاسخ قلبی و تنفسی تا حد زیادی در نورون‌ها هم از نظر زمان‌بندی و هم از نظر نوع مدولاسیون آنها متفاوت است. بخش قابل‌توجهی از این نورون‌های احشایی(حدود 30٪) به بیش از یکی از سیگنال‌های آزمایش‌شده پاسخ می‌دهند که بر تخصص و ادغام سیگنال‌های قلبی و تنفسی در هسته زیر تالاموس و نورون‌های تالاموس تاکید می‌کند.
کاربردها و مسیرهای آینده
کریشنا گفت: ما فکر می‌کنیم تحقیق ما برای چندین تخصص پزشکی، از جمله قلب، ریه، مغز و اعصاب، روان‌پزشکی و تحقیقات روان‌شناسی قابل توجه خواهد بود.
رضایی افزود: درک بهتر مغز انسان قلمرو بعدی تحقیقات ما است. همکاری‌های میان رشته‌ای بین جراحان مغز و اعصاب عملکردی و دانشمندان علوم اعصاب به ما این امکان را می‌دهد که دیدگاهی بی‌سابقه به عملکرد درونی مغز انسان داشته باشیم.
دکتر نلسون اویسیکو، رئیس بخش جراحی مغز و اعصاب UNC، با تحسین این تحقیق به عنوان یک گام مهم رو به جلو گفت: به لطف این مطالعه ما به این درک رسیدیم که مغز از طریق تنظیم مستقیم عصبی و غدد درون ریز، هموستاز را در سراسر بدن حفظ می‌کند. این تحقیق نشان می‌دهد که اطلاعات دریافتی از قلب و ریه‌ها علاوه بر سایر نواحی، در نواحی تالاموس و زیر تالاموس مغز پردازش می‌شوند و مغز ما را قادر می‌سازند تا نقش خود را در تنظیم عملکردهای بدن به‌طور مؤثری ایفا کند.
