معمای مرگ: رمزگشایی آخرین سیگنال های مغز

معمای مرگ: رمزگشایی آخرین سیگنال های مغز -تعریف مرگ از منظر عصب شناختی چالش برانگیز است. این لحظه دقیق انتقال از زندگی به مرگ نیست، بلکه فرآیندی است که چندین دقیقه طول می کشد، که در موارد خاص می توان آن را معکوس کرد. محققان تیم «دینامیک شبکه‌های صرعی و تحریک‌پذیری عصبی» در انستیتوی مغز پاریس در یک مطالعه قبلی نشان داده‌اند که پس از یک دوره طولانی محرومیت از اکسیژن – که آنوکسی نامیده می‌شود – فعالیت مغز دستخوش یک آبشار از تغییرات متوالی می‌شود که اکنون می‌توان دقیقا توصیف کرد.

وقتی مغز دریافت اکسیژن را متوقف می کند، ذخایر ATP، سوخت سلول ها، به سرعت تخلیه می شود.

 این باعث ایجاد اختلال در تعادل الکتریکی نورون ها و آزاد شدن گسترده گلوتامات، یک انتقال دهنده عصبی تحریکی ضروری در سیستم عصبی می شود.

 Séverine Mahon، محقق علوم اعصاب، توضیح می دهد: “به نظر می رسد مدارهای عصبی در ابتدا خاموش می شوند … سپس ما شاهد افزایش فعالیت مغز هستیم – به ویژه افزایش امواج گاما و بتا.” «این امواج معمولاً با یک تجربه آگاهانه مرتبط هستند.

 در این زمینه، آنها ممکن است درگیر تجارب نزدیک به مرگ گزارش شده توسط افرادی باشند که از ایست قلبی تنفسی جان سالم به در برده اند.

پس از آن، فعالیت نورون‌ها به تدریج کاهش می‌یابد تا زمانی که به یک حالت سکوت الکتریکی کامل (مطابق با یک الکتروانسفالوگرام تخت) برسد.

 با این حال، این سکوت به سرعت با دپولاریزاسیون نورون‌ها قطع می‌شود، که به شکل موجی با دامنه بالا شناخته می‌شود که به عنوان «موج مرگ» شناخته می‌شود، که عملکرد و ساختار مغز را تغییر می‌دهد.

 این رویداد حیاتی که دپلاریزاسیون بدون اکسیژن نامیده می شود، باعث مرگ نورون ها در سراسر قشر می شود.

 Antoine Carton-Leclercq، دانشجوی دکترا و اولین نویسنده این مطالعه، می‌افزاید: مانند آواز قو، این نشانگر واقعی گذار به سمت توقف تمام فعالیت‌های مغزی است.

تا به حال، محققان نمی دانستند که موج مرگ از کجا در قشر مغز آغاز می شود یا اینکه آیا به طور همگن در تمام لایه های قشر منتشر می شود.

 محقق می افزاید: «ما قبلاً می دانستیم که اگر بتوانیم سوژه را در یک بازه زمانی خاص احیا کنیم، می توان اثرات دپلاریزاسیون بدون اکسیژن را معکوس کرد.

 ما هنوز باید درک می‌کردیم که موج مرگ در کدام مناطق مغز بیشترین آسیب را برای حفظ عملکرد مغز تا حد امکان وارد می‌کند.»

پیمودن مسیر موج مرگ

 آیا می دانستید گونه ای از چتر دریایی وجود دارد که هرگز نمی میرد؟

برای پاسخ به این پرسش‌ها، محققان در موش‌ها از اندازه‌گیری پتانسیل‌های میدانی موضعی و ثبت فعالیت الکتریکی تک‌نرون‌های عصبی در لایه‌های مختلف قشر اولیه حسی جس

می – ناحیه‌ای که نقش مهمی در بازنمایی بدن و پردازش اطلاعات حسی دارد، استفاده کردند.  آنها سپس فعالیت الکتریکی این لایه های مختلف را قبل و در حین دپلاریزاسیون بدون اکسیژن مقایسه کردند.

ما متوجه شدیم که فعالیت عصبی در شروع آنکسی مغز نسبتاً همگن بود. سپس، موج مرگ در نورون های هرمی واقع در لایه 5 نئوکورتکس ظاهر شد و در دو جهت انتشار یافت: به سمت بالا، یعنی سطح مغز، و به سمت پایین، یعنی ماده سفید. ما این پویایی مشابه را در شرایط آزمایشی مختلف مشاهده کرده‌ایم و معتقدیم که می‌تواند در انسان‌ها نیز وجود داشته باشد.»

این یافته‌ها همچنین نشان می‌دهند که لایه‌های عمیق‌تر قشر آسیب‌پذیرترین لایه‌ها در برابر کمبود اکسیژن هستند – احتمالاً به این دلیل که نورون‌های هرمی در لایه 5 به انرژی فوق‌العاده بالایی نیاز دارند.

 با این حال، زمانی که محققان مغز موش ها را دوباره اکسیژن رسانی کردند، سلول ها ذخایر ATP خود را دوباره پر کردند که منجر به قطبش مجدد نورون ها و بازیابی فعالیت سیناپسی شد.

“این مطالعه جدید درک ما را از مکانیسم های عصبی زمینه ساز تغییرات در فعالیت مغز با نزدیک شدن به مرگ ارتقا می دهد.

 اکنون ثابت شده است که از دیدگاه فیزیولوژیکی، مرگ فرآیندی است که زمان خود را می‌طلبد… و در حال حاضر نمی‌توان آن را به شدت از زندگی جدا کرد. پروفسور استفان چارپیه، سرپرست تیم تحقیقاتی، نتیجه گیری می کند که یک نوار مغزی صاف لزوماً به معنای توقف قطعی عملکرد مغز نیست.

 ما اکنون باید شرایط دقیقی را ایجاد کنیم که تحت آن این عملکردها می توانند بازیابی شوند و داروهای محافظت کننده عصبی برای حمایت از احیا در صورت نارسایی قلبی و ریوی تولید کنیم.

مرجع: «سازمان آرام فعالیت‌های نئوکورتتیکال در طول بی‌اکسی سیستمیک» توسط Antoine Carton-Leclercq، Sofia Carrion-Falgarona، Paul Baudin، Pierre Lemaire، Sarah Lecas، Thomas Topilko، Stéphane Charpier و Séverine Mahon، 3 نوامبر 2023، Diasese Neurobiology .
DOI: 10.1016/j.nbd.2023.106345

معمای مرگ: رمزگشایی آخرین سیگنال های مغز

مهندس حمید تدینی: نویسنده و وبلاگ نویس مشهور، متخصص در زبان برنامه نویسی و هوش مصنوعی و ساکن آلمان است. مقالات روشنگر او به پیچیدگی های این زمینه ها می پردازد و به خوانندگان درک عمیقی از مفاهیم پیچیده فناوری ارائه می دهد. کار او به دلیل وضوح و دقت مشهور است.