פריצת דרך במדעי המוח: הריקוד השקט בין מוח, לב וריאות נחשף

מדענים מבית הספר לרפואה של UNC, בית הספר לרפואה של WVU והמכון הפדרלי השוויצרי לטכנולוגיה גילו כי נוירונים ספציפיים במוח מעורבים באופן פעיל בעיבוד אותות לב ונשימה.

המוח האנושי מקבל כל הזמן מידע מהגוף, במיוחד מאיברים פנימיים כמו הלב והריאות. מידע זה מגיע רק לעתים רחוקות לתודעה, אך הוא חיוני לשמירה על גוף בריא ולהשפעה על ביצועים במוח, כולל תפיסה, רגש וקוגניציה. כעת, חוקרים חוקרים כיצד בדיוק המוח מעבד את זרם המידע הנכנס מהלב והריאות, מה שמוביל להבנה רחבה יותר של שילוב מוח-גוף והבריאות או המחלה הנובעת מכך.

ממצאים פורצי דרך במדעי המוח

פרסום עבודתם ב- הליכים של האקדמיה הלאומית למדעים (PNAS), מחברים בכירים שותפים Vibhor Krishna, MD, פרופסור חבר לנוירוכירורגיה בבית הספר לרפואה של UNC; עלי רזאי, MD, מנהל מכון רוקפלר למדעי המוח ודיקן עמית למדעי המוח בבית הספר לרפואה של מערב וירג'יניה; ואולף בלנק, MD, PhD, מנהל המעבדה למדעי המוח הקוגניטיביים במכון הטכנולוגי הפדרלי של שוויץ, גילו כי נוירונים ספציפיים בתלמוס מעורבים באופן פעיל בעיבוד אותות לב ונשימה.

"כל פעימת לב וכל נשימה יוצרים זרם עשיר ונכנס של מידע חושי עבור המוח האנושי", אמר קרישנה. "עם זאת, הבנה עמוקה יותר של האופן שבו המוח משלב מידע זה נותרה חמקמקה. היינו מעוניינים לגלות כיצד המוח האנושי משיג אינטגרציה של מידע קרדיו-נשימתי והאם פירוק שלו קשור להפרעות כלשהן במוח, בלב או בריאות שנצפו במרפאה".

במהלך השנים, צוותים קליניים ומחקרים שיתפו פעולה כדי ללמוד באינטגרציה זו תוך שימוש בטכניקה מבוססת של הקלטת מיקרואלקטרודות במהלך ניתוח גירוי מוחי עמוק. באמצעות גישה חדשה לחקר נוירונים בודדים בשלושה אזורים תלאמיים שונים, החוקרים הצליחו לצפות במעורבות תפקודית ישירה של נוירונים תלאמיים ותתאלמיים בעיבוד אותות קרדיו-נשימה. מידע זה יכול לעזור לאפיין טוב יותר כיצד אזורים תת-קורטיקליים במוח מעבדים אותות דרך מסלול פונקציונלי מאיברים פנימיים.

טכניקות מתקדמות במחקר נוירולוגי

כדי להשלים עבודה זו, צוות המחקר ניצל הקלטות מיקרואלקטרודות במהלך גירוי מוחי עמוק עבור חולים שעוברים טיפול במצבים נוירולוגיים. לאחר מכן השתמשו החוקרים בהקלטות הללו כדי לחקור את הפעילות של נוירונים בודדים הקשורים לתפקודי לב ונשימה בשלושה אזורים תת-קליפתיים: גרעין intermedius הגחוני וגרעין הקאודליס הגחוני של התלמוס, והגרעין התת-תלמי.

הם גילו שכ-70% מהנוירונים המתועדים היו מווסתים על ידי פעימות הלב, המרווח בין פעימות הלב או הנשימה.

דפוסי התגובה הלבביים והנשימתיים הללו השתנו במידה רבה בין הנוירונים הן מבחינת התזמון והן מבחינת סוג האפנון שלהם, כתבו המחברים. חלק ניכר מהנוירונים הקרביים הללו – כ-30% – הגיבו ליותר מאחד מהאותות שנבדקו, דבר המדגיש התמחות ושילוב של אותות לב ונשימה בגרעין התלמי ובנוירונים התלמודיים.

השלכות וכיוונים עתידיים

"אנחנו חושבים שהעבודה שלנו תהיה משמעותית עבור מספר התמחויות רפואיות, כולל קרדיולוגיה, ריאות, נוירולוגיה, פסיכיאטריה ומחקר פסיכולוגי", אמר קרישנה.

רזאי הוסיף, "הבנה טובה יותר של המוח האנושי היא הגבול הבא. ושיתופי פעולה בין-תחומיים בין נוירוכירורגים מתפקדים ומדעני מוח יאפשרו לנו לקבל צוהר חסר תקדים לתפקוד הפנימי של המוח האנושי".

מחא כפיים למחקר זה כצעד משמעותי קדימה, נלסון אויסיקו, MD, PhD, יו"ר המחלקה לנוירוכירורגיה של UNC, אמר: "אנו מבינים שהמוח שומר על הומאוסטזיס בכל הגוף באמצעות ויסות נוירולוגי ואנדוקריני ישיר. מחקר זה מגלה שהמידע הנכנס מהלב והריאות מעובד באזורי המוח התלמודיים והתתלמוניים, מלבד אזורים אחרים, מה שמאפשר למוח שלנו לקבל ביעילות את תפקידו בוויסות תפקודי הגוף".