{youtube}1TCXm0wCgiQ{/youtube}

วิดีโอนี้แสดงภาพการแพร่กระจายของภาวะซึมเศร้า—การสลับขั้ว—ในสมองของหนู ภาพด้านบนแสดงอาการซึมเศร้าแพร่กระจายโดยไม่มีการแทรกแซงใดๆ ภาพที่ด้านล่างแสดงการแพร่กระจายของภาวะซึมเศร้าด้วยการแทรกแซงของกระแสไฟฟ้า ฟิลด์นี้แผ่ขยายออกไปลึกกว่าแต่ไม่ลึกถึงพื้นผิวของสมอง ซึ่งเป็นการตัดความก้าวหน้าของภาวะซึมเศร้าที่ลุกลามออกไป

นักวิจัยได้ระบุกิจกรรมทางไฟฟ้าที่เฉพาะเจาะจงสำหรับการเริ่มต้นของไมเกรนและแสดงให้เห็นถึงวิธีการหยุดยั้งในการทดลองกับสัตว์

“อาการชักและไมเกรนเป็นสองสภาวะที่แตกต่างกันมากในสมอง” สตีเวน เจ. ชิฟฟ์ ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมในแผนกศัลยกรรมประสาท วิทยาศาสตร์วิศวกรรมและกลศาสตร์ และฟิสิกส์ที่เพนน์สเตตกล่าว

“เราพบว่าการสลับขั้วแบบกระจายหรือที่เรียกว่าภาวะซึมเศร้าแบบแพร่กระจาย ซึ่งพบในไมเกรนเป็นปรากฏการณ์ทางชีวฟิสิกส์พื้นฐาน และคุณสามารถหยุดมันได้ด้วยกระแสไฟฟ้า น่าแปลกที่กระแสไฟนี้เป็นทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสไฟฟ้าที่ใช้ในการปิดอาการชัก” ชิฟฟ์กล่าว

“กิจกรรมทางไฟฟ้าในสมองทำให้เกิดออร่าเป็นเหมือนความมืดมน…”

นักวิจัยไม่ได้รักษาไมเกรน แต่พวกเขาใกล้ชิดกับความเข้าใจกลไกในสมองที่ทำให้เกิดอาการปวดหัวเหล่านี้หรือออร่าซึ่งส่งผลกระทบต่อผู้ชายประมาณ 10 เปอร์เซ็นต์และ 22 เปอร์เซ็นต์ของผู้หญิงตามรายงานของศูนย์โรค ควบคุม.

นักวิจัยประสบความสำเร็จในการสาธิตการมอดูเลต การปราบปราม และการป้องกันการแพร่กระจายการสลับขั้วในชิ้นสมองของหนูด้วยการทดลองโดยใช้แบบจำลองการคำนวณทางชีวฟิสิกส์ของการสลับขั้ว

“กิจกรรมทางไฟฟ้าในสมองทำให้เกิดออร่าเป็นเหมือนความมืดมน” แอนดรูว์ เจ. วาเลน นักวิชาการดุษฎีบัณฑิตจากศูนย์วิศวกรรมประสาทของมหาวิทยาลัยกล่าว “มันไม่ใช่แค่เซลล์เดียว แต่เป็นปฏิกิริยาลูกโซ่ที่เคลื่อนผ่านสมองทำให้เกิดอาการบวม และผู้คนต้องใช้เวลาพักหนึ่งกว่าจะฟื้นตัว”

ผู้ประสบภัยไมเกรนหลายคนมีประสบการณ์ออร่าทางสายตานี้ก่อนที่อาการปวดหัวจะเริ่มขึ้น ชิฟฟ์และทีมของเขาตั้งเป้าไปที่กิจกรรมทางไฟฟ้าที่ทำให้เกิดออร่าเนื่องจากเป็นปัจจัยพื้นฐานในการเริ่มไมเกรน

ทางด้านซ้าย ภาพออปติคัลแสดงคลื่นของการสลับขั้วในสมอง ตรงกลางภาพแสดงการเร่งความเร็วและการวาดภาพไปยังพื้นผิวของคลื่นด้วยกระแสลบ และด้านขวาเป็นภาพแสดงการกักขังคลื่นพร้อมการยับยั้งการขยายพันธุ์ด้านขวา (เครดิต: Schiff Lab / Penn State)

นักวิจัยทราบดีว่าการเปลี่ยนความเข้มข้นของเกลือในสมองสามารถเปลี่ยนแปลงกระบวนการทางไฟฟ้าของสมองได้ โดยการเปลี่ยนความเข้มข้นของโพแทสเซียมในสมอง นักวิจัยสามารถกระตุ้นการแพร่กระจายของขั้ว

เซลล์สมองที่เกี่ยวข้องมีร่างกายส่วนกลางที่เรียกว่าโสมและแขนคล้ายเสาอากาศที่เรียกว่าเดนไดรต์ ปลายทั้งสองข้างอนุญาตให้นักวิจัยโพลาไรซ์เซลล์ด้วยกระแสไฟฟ้า—ประจุบวกสะสมที่ปลายด้านหนึ่งและประจุลบสะสมที่อีกด้านหนึ่ง ซึ่งช่วยให้พวกเขาใช้กระแสไฟฟ้าเพื่อพยายามปรับการทำงานของเซลล์สมอง

“…เราสามารถทำให้มันแย่ลงด้วยกระแสเดียวและเราสามารถทำให้ดีขึ้นได้ด้วยกระแสตรงข้าม…”

“เราคิดว่าถ้าเราหยุดช่วงเริ่มต้น ออร่า เราจะหยุดที่เหลือ” ชิฟฟ์กล่าว “ในที่สุด เราก็พบว่าค่าใช้จ่ายที่จำเป็นในการหยุดการแพร่กระจายของภาวะซึมเศร้านั้นตรงกันข้ามกับที่เราคิดไว้ เมื่อเราเลือกประจุที่ตรงกันข้าม ความก้าวหน้าของปรากฏการณ์ก็หยุดลง ทั้งหมดนี้สมเหตุสมผลในท้ายที่สุด เนื่องจากอาการชักและไมเกรนเริ่มต้นที่ปลายอีกด้านของเซลล์สมอง”

นักวิจัยสามารถใช้ประจุบวกเพื่อหยุดการแพร่กระจายของโพลาไรซ์ การถ่ายภาพของชิ้นสมองของหนูแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมไมเกรนเคลื่อนตัวลึกเข้าไปในสมองซึ่งไม่สามารถแพร่กระจายได้อีกต่อไป ทำให้เหตุการณ์สิ้นสุดลงอย่างมีประสิทธิภาพ

"เราเกิดความเข้าใจทางชีวฟิสิกส์และนำไปใช้กับสรีรวิทยาพื้นฐานของออร่า และเราสามารถทำให้แย่ลงได้ด้วยกระแสไฟเดียวและเราสามารถทำให้ดีขึ้นได้ด้วยกระแสที่ตรงกันข้าม" ชิฟฟ์กล่าว

การใช้โพลาไรเซชันเช่นนี้สามารถทำได้อย่างปลอดภัยในสมองของมนุษย์ และกลยุทธ์นี้สามารถทดสอบได้ในการทดลองทางคลินิกกับผู้ป่วยไมเกรน อย่างไรก็ตาม อาการไมเกรนทั้งตัวที่ผู้ป่วยพบจะซับซ้อนมากขึ้นหลังจากออร่าเริ่มแรก

Bruce J. Gluckman ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมศาสตร์และกลศาสตร์ ศัลยกรรมประสาท วิศวกรรมชีวภาพ และรองผู้อำนวยการศูนย์วิศวกรรมประสาท กล่าวว่า "เราต้องการจะแก้ไขสมองได้เพื่อไม่ให้เกิดอาการไมเกรนหรืออาการชัก “ไม่ต้องควบคุมไมเกรนหรือแพร่กระจายภาวะซึมเศร้าเมื่อเริ่มต้น สำหรับตอนนี้ นี่คือผลลัพธ์พื้นฐานที่ผลักดันให้เราเข้าใกล้ความสามารถในการเข้าไปแทรกแซงในแนวทางที่สำคัญสำหรับเงื่อนไขนี้”

การวิจัยปรากฏใน รายงานวิทยาศาสตร์.

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยอิเล็กทรอนิกส์วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน รัฐเพนน์; และมหาวิทยาลัย Humboldt แห่งเบอร์ลิน ประเทศเยอรมนี ก็มีส่วนสนับสนุนงานนี้เช่นกัน

โครงการวิจัยร่วมกันระหว่างสหรัฐฯ กับเยอรมันในด้านวิทยาการคอมพิวเตอร์ของสถาบันสุขภาพแห่งชาติ Bundesministerium für Bildung und Forschung; และสถาบันสุขภาพสมองแห่งชาติสนับสนุนงานนี้ นักวิจัยได้ยื่นขอสิทธิบัตรชั่วคราวเกี่ยวกับงานนี้

ที่มา: รัฐเพนน์

หนังสือที่เกี่ยวข้อง

at ตลาดภายในและอเมซอน