علماء يكتشفون مفتاح عجيب لحرارة الأجساد في الدماغ

محاكاة السبات الشتوي

اكتشف باحثون طريقة للتحكم في درجة حرارة جسم الإنسان، ومحاكاة القدرة الطبيعية لبعض الحيوانات على خفض درجة حرارة جسمها أثناء السبات الشتوي. يمكن أن يحدث هذا الإنجاز ثورة في الطريقة التي نعالج بها المرضى في حالات الطوارئ، مما يمنحهم فرصة أفضل للبقاء على قيد الحياة والتعافي.

وتكشف الدراسة، التي نشرت في دورية “Current Biology”، عن دور الدماغ في التحكم في درجة حرارة الجسم وكيف يمكن تغييره للتسبب في حالة من انخفاض حرارة الجسم الخاضع للرقابة. يمكن أن يغير هذا قواعد اللعبة في الطب، مما يسمح للأطباء بتقليل تلف الأنسجة وتحسين النتائج للمرضى الذين يخضعون للعمليات الجراحية أو الذين يعانون من اضطرابات التمثيل الغذائي.

محتويات المقال :

الخطر القاتل للحرمان من الأكسجين

عندما لا تتلقى أنسجة جسمك كمية كافية من الأكسجين، فإن الأمر يشبه النار التي تنتشر بسرعة، مما يتسبب في تلف الأعضاء الحيوية مثل الدماغ والقلب. يُعرف هذا باسم نقص التروية (Ischemia)، وهي حالة يمكن أن تحدث أثناء النوبات القلبية أو السكتات الدماغية أو حتى العمليات الجراحية. يمكن أن تكون النتيجة مدمرة، مما يؤدي إلى تلف دائم في الدماغ، أو فشل الأعضاء، أو حتى الموت.

وفي كل عام، يعاني الملايين من الناس في جميع أنحاء العالم من أحداث مرتبطة بنقص التروية، ويستسلم كثيرون منهم لقبضته القاتلة. وفي الولايات المتحدة وحدها، تمثل السكتات الدماغية الإقفارية ما يقرب من 87% من جميع حالات السكتات الدماغية، مما يؤدي إلى وفاة أكثر من 140 ألف شخص سنويًا.

والحقيقة المخيفة هي أن نقص التروية، في كثير من الحالات، يمكن أن يكون قاتلًا صامتًا، يتسلل إلى ضحاياه دون سابق إنذار. ولكن ماذا لو كانت هناك طريقة لإبطاء الساعة، وإعطاء المتخصصين الطبيين وقتًا ثمينًا للتدخل ومنع تلف الأنسجة؟

علم السبات

السبات الشتوي (hibernation) هو تكيف رائع يسمح لبعض الحيوانات بالبقاء على قيد الحياة في ظل الظروف البيئية القاسية، وخاصة ندرة الغذاء ودرجات الحرارة الباردة خلال فصل الشتاء. إنه يتميز بانخفاض كبير في معدل الأيض ودرجة حرارة الجسم ومعدل ضربات القلب والتنفس. تسمح هذه الحالة للحيوانات بالحفاظ على الطاقة والبقاء على قيد الحياة لفترات طويلة دون الحاجة إلى تناول الطعام أو الشراب.

في العادة، عندما تشعر الثدييات بالبرد، تحاول أجسامها توليد الحرارة عن طريق الارتعاش أو حرق نوع خاص من الدهون يسمى الدهون البنية. ويتم التحكم في ذلك من خلال نظام تنظيم الحرارة الطبيعي في الدماغ، والذي يحافظ على استقرار درجة حرارة الجسم.

ومع ذلك، في الحيوانات التي تدخل في سبات، مثل الدببة أو السناجب الأرضية القطبية، يتغير هذا النظام أثناء الشتاء حتى تتمكن من خفض درجة حرارة أجسامها والبقاء على قيد الحياة في البرد لفترات طويلة. أثناء عملية السبات تنعكس استجابات الجسم المعتادة للتعرض للبرد بحيث يتسبب التعرض للبرد في تقليل توليد الحرارة وانخفاض درجة حرارة الجسم.

مفتاح التحكم ومحاكاة السبات الشتوي

اكتشف الفريق كيفية تحكم المخ في تغيير عملية تنظيم درجة الحرارة أثناء السبات الشتوي. ويطلقون على هذه العملية “الانعكاس التنظيمي الحراري” (thermoregulatory inversion).

لقد وجدوا أنه من خلال حجب منطقة معينة من الدماغ، وهي “(VMPeA) ventromedial periventricular area”، يمكنهم تحفيز حالة “الانعكاس التنظيمي الحراري” في الفئران (الحيوانات التي لا تدخل في سبات طبيعي). أثناء “الانعكاس التنظيمي الحراري”، يمنع التعرض لبيئات باردة الجسم من إنتاج الحرارة، وهي العملية المعروفة باسم التوليد الحرارة، في حين أن التعرض للدفء يزيد من إنتاج الحرارة.

كما يكشف بحثهم أن “VMPeA” تعمل كـ “مفتاح سبات”. فعندما تكون نشطة، يتفاعل الجسم بشكل طبيعي مع تغيرات درجة الحرارة. ولكن، عندما ينخفض النشاط في هذا الجزء من الدماغ، يتحول الجسم إلى “الانعكاس التنظيمي الحراري”، مما يقلل من إنتاج الحرارة، حتى في البرد.

مستقبل انخفاض حرارة الجسم العلاجي

هذا الاكتشاف الرائد لديه القدرة على إنقاذ عدد لا يحصى من الأرواح بمجرد تبريد درجة حرارة الجسم. ومن خلال الكشف عن أسرار السبات، مهد العلماء الطريق لمستقبل حيث يمكن للأطباء تحفيز انخفاض حرارة الجسم بشكل متحكم فيه لدى المرضى لتقليل تلف الأنسجة وتحسين التعافي.

وفي المستقبل القريب، يمكن استخدام محاكاة السبات الشتوي في مجموعة متنوعة من التطبيقات المنقذة للحياة. أثناء العمليات الجراحية الطويلة، يمكن أن يؤدي انخفاض حرارة الجسم العلاجي إلى تقليل خطر تلف الأنسجة وفشل الأعضاء. في حالة الإصابة بنوبة قلبية أو سكتة دماغية، فإن تبريد درجة حرارة الجسم يمكن أن يمنح المرضى فرصة أفضل للبقاء على قيد الحياة ويقلل من الأضرار طويلة المدى. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدامه لعلاج الاضطرابات الأيضية وإدارة إصابات الدماغ.

كما يمكن أن يكون لهذا الاكتشاف أيضًا تأثير عميق على السفر إلى الفضاء. مع تزايد مغامرات البشر في الفضاء، يزداد خطر القيام بمهمات فضائية طويلة الأمد. ومن خلال تحفيز انخفاض حرارة الجسم العلاجي، يمكن لرواد الفضاء البقاء على قيد الحياة لفترات طويلة دون طعام أو ماء، مما يجعل السفر لمسافات طويلة في الفضاء خيارًا أكثر قابلية للتطبيق.