מדענים מדנמרק הראו כי שינויים בריכוזיהם של יונים פשוטים במוח יכולים לשנות את דפוסי השינה והערות, בינתיים בעכברים
מחקר חדש שנערך בדנמרק עומד מאחורי תגלית מרתקת, העשויה להתגלות בעתיד כבעלת חשיבות עצומה בחקר המוח. המחקר הראה כי רמות היונים במוח ממלאות תפקיד מכריע בקביעת מצב שינה או ערות. לתגלית זו עשויה להיות חשיבות בחקר מחלות פסיכיאטריות כגון סכיזופרניה ועוויתות כתוצאה מחוסר שינה, וכן בחקר בלבול שלאחר הרדמה.
זה שנים ידוע שבמעבר משינה לערות ולהפך מתחוללים במוח שינויים בריכוזי היונים – חלקיקים בעלי מטען חשמלי. עם זאת, לא היה ברור אם שינויים אלה הם הסיבה או התוצאה, כלומר אם השינויים בריכוזי היונים נובעים משינויים בפעילות החשמלית של תאי המוח, שגם היא שונה כמובן כשאנו ישנים או ערים, או שהם הגורמים לשינויים במצב הערות. כעת נמצאה, כנראה, תשובה: חוקרים מאוניברסיטת קופנהגן מדווחים במאמר בכתב העת Science כי באמצעות השפעה על רמות היונים אפשר לשלוט על מעגל השינה והערות של עכבר.
לטענת החוקר הראשי, פרופ' מייקן נדרגארד (Nedergaard), היונים בגופנו ממלאים תפקיד חשוב ורב- השפעה הרבה יותר מכפי שחשבו בעבר, והגילוי חושף רובד חדש ולא-מוכר בתפקוד המוח. לדבריו, חשיבותו העיקרית של המחקר היא בהבנה טובה יותר של תהליכי הבקרה של השינה. בה-בעת, הממצאים עשויים לסייע לנו להשיב על השאלה, מדוע אנשים מסוימים סובלים מעוויתות בעקבות חוסר שינה.
סיפור פשוט
החוקרים בדקו תחילה מהם היונים שריכוזיהם משתנים במעבר טבעי ממצב ערות לשינה וכן בעת הרדמה כללית. התברר שריכוז יוני האשלגן יורד בשני המצבים, ולעומת זאת נרשמה עלייה בריכוזיהם של יוני הסידן והמגנזיום. החוקרים הראו שהשינויים אינם תלויים בפעילות חשמלית: חסימת הפעילות החשמלית לא גרמה כל שינוי בדפוסי העלייה והירידה של ריכוזי היונים במצב שינה.
בשלב הבא הכינו החוקרים תמיסה מלאכותית הדומה לנוזל המוח והשדרה (CSF), שהכילה סידן ומגנזיום בריכוז גבוה ואשלגן בריכוז נמוך (ריכוזי יונים האופייניים למצב שינה). כמו כן הכינו תמיסה אחרת, ובה סידן ומגנזיום בריכוז נמוך ואשלגן בריכוז גבוה (ריכוזי יונים האופייניים למצב ערות). באמצעות הזרקה של אחת משתי התמיסות למוח של עכברים, הצליחו החוקרים להשרות שינה או ערות בהתאמה, כפי שהעידו דפוסי הפעילות החשמלית.
נוירומודולטורים, חומרים המשתתפים בתקשורת במערכת העצבים, משפיעים גם הם על מעגל השינה והערות. עם אלה נמנה למשל אדרנלין, הממלא תפקיד מרכזי בהתעוררות שלנו בבוקר. החוקרים הסיקו כי נוירומודולטורים משנים את מאזן היונים סביב תאי העצב, והמאזן הזה הוא שקובע אם התאים יהיו רגישים לגירויים. כאשר אנחנו ערים, מאזן היונים גורם לתאי העצב להיות רגישים במיוחד לגירוי, ובשינה המאזן הזה הופך את התאים רגישים פחות לאותות חשמליים.
"מתברר שהדברים פשוטים הרבה יותר מכפי שסברו קודם. המחקר בעבר נטה להתמקד רק בפעילות העצבית של המוח כאמצעי למיפוי ולניתוח מצבים ותהליכים מורכבים כמו שינה וערות. המחקר שלנו משתמש במשהו פשוט כמו שינוי רמת היונים כדי לשלוט בהיותנו ישנים או ערים," מסכם נדרגארד. "התגלית הזאת חושפת שחקר תאי העצב עצמם אינו מספיק כדי להבין את פעילות המוח. יש לחקור גם את כל תאי התמך, בייחוד אלה שמווסתים את רמת היונים במוח. המוח הוא יותר מקבוצת תאי עצב שמתפקדים כמו מחשב. העובדה שהמוח זקוק ל-8-7 שעות של שינה כדי לתפקד היטב על בסיס יום-יומי מראה שיש עוד הרבה מה להבין מעבר לחישוביות העצבית".
