روشی با کمینه تهاجم جهت رمزگشایی اسرار اعماق مغز

نواحی زیر قشری مغز که در عمیق‌ترین بخش مغز قرار دارند، به عنوان یک ناحیه راز آلود باقی مانده‌اند. دانشمندان از نقش مهم آنها در حرکت، هیجان و فعالیتهای وابسته آگاهی دارند، اما دقیقا نمیدانند این بخشها چگونه عمل میکنند. برخی بیماریهای مهم به طور مستقیم با این نواحی در ارتباطند. از جمله: پارکینسون، سندرم توره و اختلال وسواسی_اجباری (OCD). درمان‌های موجود برای تنظیم و اندازه گیری فعالیت مناطق زیر قشری، بسیار تهاجمی هستند و بعضی اوقات واقعا نمی‌دانیم که چگونه کار می‌کنند. محققین از دانشگاه ژنو سوئیس (UNIGE)، ودانشگاه کلن (آلمان) تصمیم گرفتند بررسی کنند آیا روش‌های غیر تهاجمی نظیر الکتروانسفالوگرافی(EEG) می‌تواند در کنار الگوریتم‌های ریاضی برای اندازی گیری این فعالیت‌های مغزی در خارج به کار گرفته شود. آن‌ها برای اولین بار نشان دادند که این تکنیک قادر به ضبط سیگنال‌هایی است که معمولا فقط توسط گذاشتن الکترودها در مغز دیده می شود. نتایج، منتشر شده در Nature Communications، راه را برای برنامه های کاربردی بالینی جدید و دقیق ترسیم می‌کنند.

نزدیک شدن به نواحی زیر قشری جهت مطالعه آن‌ها کار بسیار دشواری است، چرا که این نواحی در عمیق‌ترین بخش مغز قرار گرفته‌اند. ما می‌دانیم که دو ساختار اصلی در این نواحی وجود دارد، تالاموس و هسته‌های اکومبنس (nucleus accumbens)، که با یگدیگر و قشر برای کنترل حرکت، هیجان و فعالیت‌های وابسته (تفکر سطح بالا) از طریق نوسان‌های الکتریکی ارتباط دارند.

کریستوف میشل، استاد گروه علوم اعصاب پایه در دانشگاه یونگ، بیان کرد: " اختلال در عملکرد این ارتباط باعث بیماری‌های بسیار جدی می‌شود، همانند مواردی که بیان شد، که معمولا در دوره‌ی نوجوانی که رشد مغز متوقف می‌شود، آغاز می‌شوند."

درمان‌های موجود بر اساس تحریک نواحی عمیق مغز به شدت تهاجمی هستند، چرا که الکترود‌ها را در مرکز مغز قرار می‌دهند و توسط یک محرک خارجی تحریک میکنند. مارتین سایبر، محقق گروه علوم بیولوژیک پایه و نخستین نویسنده این مطالعه می‌گوید: " اگر چه این تکنیک‌ها برای درمان پارکینسون موثر هستند، اما متاسفانه چندان برای OCD و سندرم توره مناسب نیستند و کاربردی ندارند."

یک تکنیک تجزیه تحلیل واقعا غیر تهاجمی

برای بهبود درمان‌های موجود، لازم است از چگونگی عملکرد این نواحی زیر قشری و نحوه ارتباط آن‌ها آگاهی داشته باشیم. اختلالاتی که در بالا اشاره شد، تنها بر انسان‌ها تاثیر می‌گذارند و از نبود مدل‌های حیوانی مناسب، رنج می‌بریم. از آنجایی که قرار دادن الکترود داخل مغز، به شدت تهاجمی است، به روش دیگری برای افزایش تعداد آزمودنی در مطالعه نیاز داریم.

میشل ادامه می‌دهد:" ما به طور طبیعی فکر می‌کردیم که EEG، فعالیت الکتریکی مغز را با استفاده از 256 الکترودی که بر روی سر نصب شده است، ثبت می‌کند." اما آیا واقعا امکان دارد که فعالیت الکتریکی مغز را در خارج از جمجمه اندازه بگیرد؟

در همکاری با گروهی به سرپرستی پروفسور ویسر واندروال، جراح مغز و اعصاب در دانشگاه کلن، محققان UNIGE توانستند فعالیت‌های الکتریکی نواحی زیر قشری 4 بیمار مبتلا به OSD و سندرم توره را که ایمپلنت‌های الکترود به آن ها داده شده بود، اندازی گیری کنند. سایبر می گوید: "الگوریتم‌های ریاضی که ما ایجاد کردیم، به این معنا است که ما می‌توانیم داده‌های حاصل از EEG را به طور دقیق تفسیر نماییم و مطمئن شویم که فعالیت مغز از کجا می‌آید؛ در دریافت سیگنال‌های بسیار مشابه مانند ایمپلنت‌ها، ما در نهایت نشان دادیم که EEG در سطح می‌تواند برای آنچه که در عمیق ترین بخش مغز رخ می‌دهد، مورد استفاده قرار بگیرد بدون آنکه عمیقا وارد آن شود."

در به روی درمان های جدید و دقیق باز است.

سیبر می گوید: "اکنون ما می‌دانیم که EEG می‌تواند برای تجزیه و تحلیل مناطق زیر قشری، مورد استفاده قرار بگیرد." او ادامه می‌دهد: "ما می توانیم سعی کنیم متوجه شویم چگونه آن‌ها با یکدیگر و با قشر مرتبط می‌شوند و امیدواریم بتوانیم تا بهتر عامل بیماری‌هایی همچون توره و OCD را در یابیم." دانشمندان همچنین علاقه مند به استفاده از تکنیک‌هایی برای بهتر شدن روش‌های درمانی موجود هستند، از جمله استفاده از شوک الکتریکی بسیار ضعیف. آن‌ها همچنین علاقه مندند این شیوه‌ها را برای درمان بسیاری از بیماری‌ها نظیر چاقی، اعتیاد و آلزایمر نیز استفاده کنند.

پروفسور میشل می‌گوید:" در نهایت ما امیدواریم در این زمان بتوانیم نواحی عمیق مغز را با استفاده از امواج الکترومغناطیسی از طریق سطح تحریک کنیم، تا ایمپلنت‌های الکترود را یک بار برای همیشه کنار بگذاریم!"

منبع: Science Daily

مترجم: حانیه صیادی، عضو شاخه دانشجویی نقشه برداری مغز ایران