Οι αλλαγές θερμοκρασίας στον εγκέφαλο επηρεάζουν τη νευρωνική δραστηριότητα

Θάνος Ξυδόπουλος

Σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Journal of Neural Engineering, διαπιστώθηκε ότι μικρές αυξήσεις στη θερμοκρασία διεγείρουν τον εγκέφαλο μπορούν να αλλάξουν βαθιά την εγκεφαλική δραστηριότητα, μερικές φορές με αρνητικές συνέπειες.

Ο Steven Schiff από το Yale School of Medicine, ειδικεύεται στη διασταύρωση μεταξύ μηχανικής και νευροχειρουργικής, κάτι που του δίνει το υπόβαθρο να εφαρμόσει αρχές της φυσικής στις βιολογικές διεργασίες του εγκεφάλου. Δεδομένου ότι η δραστηριότητα στα “καλώδια” του εγκεφάλου παράγει θερμότητα -τα καλώδια είναι οι άξονες των νευρώνων- όλη η ηλεκτρική και μαγνητική διέγερση του εγκεφάλου εναποθέτει θερμική ενέργεια στον εγκέφαλο. Ο Schiff και οι συνεργάτες του θεωρούν ότι οι ηλεκτρικές συσκευές διέγερσης του εγκεφάλου όπως η Deep Brain Stimulation, που χρησιμοποιούνται σε ασθενείς με επιληψία και νόσο του Πάρκινσον, πρέπει να οδηγούν σε αλλαγές της θερμοκρασίας στον εγκέφαλο. Αυτό επηρεάζει την πυροδότηση των νευρώνων.

Η επένδυση των μεμβρανών των νευρικών κυττάρων είναι μοριακές αντλίες που φορτίζουν ηλεκτρικά τα κύτταρα με ενέργεια η οποία απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια της εγκεφαλικής δραστηριότητας. Οι ερευνητές μπόρεσαν να αποδείξουν ότι εάν τα κύτταρα θερμαίνονται πιο γρήγορα από ό,τι μπορούν να προσαρμοστούν τα φορτία, τότε μπορεί να παράγουν είτε περισσότερη νευρωνική δραστηριότητα είτε λιγότερη. Ακόμη και μικρές αλλαγές στη θερμοκρασία λόγω ηλεκτρικής διέγερσης του εγκεφάλου κάτω από 1°C, θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε αλλαγές στη νευρωνική δραστηριότητα. Καθώς οι νευρώνες θερμαίνονται, μπορούν να σιωπήσουν. Και όταν κρυώσουν ξανά φτάνοντας στην κανονική τους θερμοκρασία μπορεί να γίνουν ευερέθιστοι.

Το πώς οι αλλαγές της θερμοκρασίας στον εγκέφαλο επηρεάζουν τον άνθρωπο -ιδιαίτερα έναν ασθενή- και πώς θα μπορούσαν να αξιοποιηθούν για τη βελτίωση των αποτελεσμάτων μένει να φανεί. Σε κλινικά περιβάλλοντα, οι χειρουργοί έχουν παρατηρήσει προηγουμένως ότι μια κοινή παρενέργεια στην εμφύτευση διεγερτών του νευρικού συστήματος είναι ότι η δραστηριότητα του διεγερμένου εγκεφάλου συχνά μειώνεται είτε με ηλεκτρική είτε με μαγνητική διέγερση. Η μελέτη επισημαίνει μια εύλογη αιτία για αυτό το φαινόμενο. Εάν αληθεύει, αυτό το εύρημα θα μπορούσε να βοηθήσει τους γιατρούς να βαθμονομήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τη χρήση αυτών των συσκευών.