كشف أسرار النوم بمساعدة التصوير بالرنين المغناطيسي
22. يناير 2021
المترجم: عدنان أخمد الحاجي
المقالة رقم 33 لسنة 2021
MRI helps unravel the mysteries of sleep
22,01.21
حالة وعينا تتغير بشكل ملحوظ أثناء مراحل نومنا العميق، تمامًا كما يحدث في حالة الغيبوبة أو تحت التخدير العام. لطالما اعتقد الباحثون - ولكن لم يكونوا متأكدين - أن نشاط الدماغ ينخفض عندما ننام. تُجرى معظم الأبحاث على النوم باستخدام تخطيط كهربية الدماغ «EEG»، وهي طريقة تنطوي على قياس نشاط الدماغ بواسطة أقطاب كهربائية موضوعة على طول فروة رأس الشخص. ولكن، أنجالي تارون Anjali Tarun، طالبة دكتوراه في مختبر معالجة الصور الطبية التابع لكلية الهندسة في جامعة البولتيكنيك الفدرالية في لوزان EPFL، قررت دراسة نشاط الدماغ أثناء النوم باستخدام التصوير بالرنين المغناطيسي MRI.
وفقًا لديميتري ڤان دي ڤيل Dimitri Van De Ville، الذي يرأس المختبر، ”مسوحات التصوير بالرنين المغناطيسي تقيس النشاط العصبي بجس استجابة ديناميكا الدم «1» لبنويات في كل الدماغ، وبالتالي تزودنا بمعلومات مهمة بالإضافة إلى المعلومات التي يوفرها تخطيط كهربية الدماغ“. خلال هذه التجارب، اعتمدت تارون على تخطيط كهربية الدماغ لتحديد متى يغلب النعاس على المشاركين في الدراسة وينامون، وتحديد مراحل النوم المختلفة. ثم قامت بفحص صور التصوير بالرنين المغناطيسي لوضع خرائط مكانية للنشاط العصبي وتحديد حالات الدماغ المختلفة.
صعوبة الحصول على بيانات / معلومات
المشكلة الوحيدة هي أن عملية اجراء الفحص بالرنين المغناطيسي للدماغ لم تكن بالعملية السهلة على المشاركين حينما يكونون نائمين. الآلات تصدر ضوضاء قوية، مما يصعّب على المشاركين الوصول إلى حالة النوم العميق. ولكن بالعمل مع البروفسورة صوفي شوارتز من جامعة جنيڤ والبروفسور نيكولاي أكماشر Nikolai Axmacher من جامعة الرور في بوخوم Ruhr-Universität Bochum، استطاعت تارون الاستفادة من بيانات التصوير بالرنين المغناطيسي والتخطيط الكهربي للدماغ EEG من حوالي ثلاثين شخصًا. استغرق أخذ بيانات نشاط الدماغ ساعتين تقريبًا حين كان المشاركون نائمين في جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي. ”ساعتان تعد فترة طويلة نسبيًا، مما يعني أننا تمكنا من الحصول على مجموعة من البيانات النادرة والموثوقة“ كما تقول تارون. ”تم اجراء التصوير بالرنين المغناطيسي حينما كان المشارك يؤدي مهمة معرفية / ذهنية «2» والتي عادة ما تستغرق حوالي 10 الى 30 دقيقة.“
نشاط الدماغ أثناء النوم
بعد التحقق من جميع البيانات وتحليلها ومقارنتها، ما وجدته تارون كان مفاجئًا. وقالت الباحثة تارون: ”حسبنا بالضبط عدد المرات التي أصبحت فيها الشبكات، المكونة من أجزاء مختلفة من الدماغ، نشطة خلال كل مرحلة من مراحل النوم“. و”اكتشفنا أنه خلال المراحل الخفيفة من النوم - أي بين حين يغلبه النعاس وحتى يدخل في حالة النوم العميق - نشاط الدماغ بوجه عام ينخفض. لكن التواصل بين أجزاء / مناطق مختلفة من الدماغ يصبح أكثر ديناميكية. نعتقد أن هذا بسبب عدم استقرار حالات الدماغ خلال هذه المرحلة“. أضاف ڤان دي ڤيل: ”ما أدهشنا بالفعل في كل هذا هي المفارقة الناتجة. خلال المرحلة الانتقالية من النوم الخفيف إلى النوم العميق، زاد نشاط الدماغ في منطقة دماغية «نشاط محلي» وانخفض التفاعل المتبادل بين اجزاء / مناطق الدماغ الأخرى. هذا يشير إلى عدم قدرة شبكات الدماغ على مزامنة نشاطها“.
دور شبكات الوضع الافتراضي «3» والمخيخ
الوعي عمومًا مقترن بالشبكات العصبية التي قد تكون مرتبطة بعمليات الاستبطان «4» والذاكرة العرضية «5» والفكر التلقائي / العفوي «6». ”لقد رأينا أن الشبكة بين مناطق الدماغ الأمامية والخلفية قد تعطلت، وأصبح هذا واضحًا بشكل متزايد مع زيادة عمق النوم“ كما يقول ڤان دي ڤيل. ”كما لوحظ تعطل مماثل في الشبكات العصبية في المخيخ، وهي في العادة مقترنة بالتحكم الحركي «7».“ في الوقت الحالي، لا يعرف الباحثون بالضبط لماذا يحدث ذلك. لكن النتائج التي توصلوا إليها هي الخطوة الأولى نحو فهم أفضل لحالة وعينا أثناء النوم. ”تُثبت نتائجنا أن الوعي هو نتيجة لتفاعلات بين مناطق الدماغ المختلفة، وليس في نشاط دماغ محلي [في منطقة واحدة]“. ”من خلال دراسة كيف تتغير حالة وعينا خلال مراحل مختلفة من النوم، وما يعنيه ذلك من حيث نشاط شبكة الدماغ، يمكننا أن نفهم ونفسر بشكل أفضل مجموعة واسعة من وظائف الدماغ التي تميزنا نحن كبشر.“ نشرت الدراسة في دورية Iscience انظر 8».