دانشمندان اثرات نویز صورتی را بر مکانیسم‌های دفاعی مغز آزمایش کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، محققان موسسه فناوری ماساچوست (MIT) راهی برای تقویت امواج مایع مغزی نخاعی در طول خواب با استفاده از پالس‌های صوتی کوتاه کشف کرده‌اند. انفجار‌های به موقع و به اصطلاح نویز صورتی، امواج مغزی آهسته را تقویت کردند که متعاقباً جریان مایع دخیل در حذف مواد زائد از سلول‌های عصبی را افزایش داد. ایزوستیا در مورد چگونگی تأثیر صدا بر فرآیند پاکسازی طبیعی مغز در طول خواب و اینکه چگونه این کشف ممکن است در آینده مفید باشد، گزارش می‌دهد.

نویز صورتی با فعالیت مغز هماهنگ می‌شود

نتایج در مجله Science Translational Medicine (STM) منتشر شد. در طول آزمایش، محققان آزمایش کردند که آیا تحریک صوتی می‌تواند امواج موجود در مایع مغزی نخاعی را تقویت کند - مایع شفافی که مغز و نخاع را احاطه کرده، از آنها محافظت می‌کند و به حذف ضایعات تولید شده توسط عملکرد سلول‌های عصبی کمک می‌کند.

برای انجام این کار، دانشمندان از پالس‌های کوتاه نویز صورتی به طول ۵۰ میلی‌ثانیه استفاده کردند. این نویز شبیه نویز سفید است، اما فرکانس‌های پایین آن قوی‌تر از فرکانس‌های بالای آن است و در نتیجه صدایی نرم و یکنواخت شبیه باران یا آبشاری دور ایجاد می‌کند. برخلاف نویز پس‌زمینه مداوم، محققان پالس‌ها را فقط در یک لحظه خاص - در اوج امواج آهسته فعالیت الکتریکی در مغز - ارائه دادند.

اگر یک محرک صوتی در لحظه مناسب برسد، می‌توانید تعداد بیشتری از این امواج الکتریکی آهسته را با آن تولید کنید. مانند کودکی که روی تاب است: اگر آنها را در لحظه مناسب هل دهید، می‌توانید تاب را بیشتر هل دهید.

برای تعیین این لحظه، شرکت‌کنندگان همزمان فعالیت مغز را با استفاده از EEG ثبت کردند و جریان مایع مغزی نخاعی را با استفاده از MRI ​​عملکردی زیر نظر گرفتند. میدان مغناطیسی اسکنر با EEG تداخل دارد، بنابراین محققان سیستمی را توسعه دادند که آن را در کمتر از ۱۰۰ میلی‌ثانیه حذف می‌کرد. یک الگوریتم اضافی، اوج نزدیک شدن موج آهسته را پیش‌بینی کرد و امکان ایجاد پالس صوتی در زمان مناسب را فراهم کرد.

این مطالعه شامل ۱۴ داوطلب سالم بود. پالس‌های صوتی به اندازه کافی بلند نبودند که افراد را بیدار کنند، اما پس از پخش آنها، دامنه امواج الکتریکی آهسته در مغز افزایش یافت. همزمان، امواج مایع مغزی نخاعی نیز از نظر قدرت افزایش یافتند. بنابراین، دانشمندان توانستند بر یک فرآیند مرتبط با خواب که قبلاً تا حد زیادی به عنوان بخشی طبیعی از عملکرد مغز مشاهده می‌شد، تأثیر بگذارند.

ارتباط بین امواج آهسته و حرکت سیالات از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این امواج در طول خواب با موج آهسته رخ می‌دهند و با عمیق‌تر شدن خواب، برجسته‌تر می‌شوند. طبق داده‌های MRI، امواج آهسته باعث می‌شوند رگ‌های خونی مغز به طور متناوب منقبض و منبسط شوند. این امر باعث می‌شود که آنها به عنوان نوعی پمپ عمل کنند و حرکت مایع مغزی نخاعی را در مغز تقویت کنند.

مایع مغزی نخاعی به حذف مواد زائد از سلول‌های عصبی که در طول روز تجمع می‌یابند، کمک می‌کند. این مواد شامل مولکول‌ها و پروتئین‌هایی هستند که در طول عملکرد مغز تشکیل می‌شوند. بنابراین، یک خواب خوب شبانه نه تنها به عنوان یک دوره استراحت، بلکه زمانی در نظر گرفته می‌شود که فرآیند‌هایی که عملکرد طبیعی سیستم عصبی را حفظ می‌کنند، فعال می‌شوند.

ما کشف کردیم که می‌توانیم دامنه شکل موج جریان مایع مغزی نخاعی را در طول خواب افزایش دهیم، که تا آنجا که ما می‌دانیم، قبلاً با هیچ روشی به این هدف دست نیافته‌ایم. اکنون که می‌توانیم جریان مایع مغزی نخاعی را در طول خواب در بزرگسالان سالم افزایش دهیم، مشتاقیم که این فناوری را در عمل بالینی پیاده‌سازی کنیم تا ببینیم به چه نتایجی می‌توانیم دست یابیم.

نویسندگان این مطالعه هنوز ادعا نمی‌کنند که نویز صورتی می‌تواند حافظه را بهبود بخشد، از زوال عقل جلوگیری کند یا اختلالات خواب را درمان کند. این آزمایش بر روی گروه کوچکی از بزرگسالان سالم در محیط آزمایشگاهی انجام شد، بنابراین نتایج به‌دست‌آمده باید در مطالعات بیشتر تأیید شود. در مرحله بعدی، دانشمندان می‌خواهند مشخص کنند که آیا افزایش جریان مایع مغزی نخاعی واقعاً می‌تواند بهبود خواب و عملکرد شناختی را بهبود بخشد یا خیر.

محققان همچنین به ارتباط بالقوه این روش با بیماری‌های نورودژنراتیو علاقه‌مند هستند. در بیماری آلزایمر و برخی دیگر از بیماری‌های مشابه، پروتئین‌های غیرطبیعی، از جمله آمیلوئید و تاو، در مغز تجمع می‌یابند. بنابراین، دانشمندان می‌خواهند آزمایش کنند که آیا افزایش فرآیند حذف طبیعی ضایعات می‌تواند به طور بالقوه بر تجمع چنین موادی تأثیر بگذارد یا خیر. با این حال، مطالعه جدید هنوز این موضوع را نشان نمی‌دهد.

پاکسازی مواد زائد از مغز در بیماری آلزایمر و سایر اشکال زوال عقل که تا حدودی در اثر تجمع مولکول‌هایی مانند آمیلوئید و پروتئین تاو در مغز ایجاد می‌شوند، بسیار مهم است. اگر بتوانیم پاکسازی مواد زائد از مغز را بهبود بخشیم، ممکن است بتوانیم به جلوگیری از تجمع این پلاک‌های بیماری‌زا کمک کنیم.

لویت در حال حاضر کار بر روی دستگاهی بالقوه را آغاز کرده است که می‌تواند در لحظه مناسب در طول خواب، محرک صوتی ایجاد کند و در نتیجه جریان مایع مغزی نخاعی را افزایش دهد. محققان قصد دارند این رویکرد را در افراد مبتلا به اختلالات خواب و سایر بیماری‌ها آزمایش کنند. در حال حاضر، نتایج فقط نشان می‌دهد که یک پالس صوتی با زمان‌بندی دقیق می‌تواند امواج مغزی مرتبط با خواب و جریان مایع مغزی نخاعی را افزایش دهد.