Sužalojimai, infekcijos ir uždegiminės ligos, pažeidžiančios nugaros smegenis, gali sukelti nenumaldomą skausmą ir negalią. Gali būti įmanomas tam tikras atsigavimo laipsnis. Kyla klausimas, kaip geriausiai paskatinti pažeistų nervų ataugimą ir gijimą.
Vanderbilto universiteto Vaizdo gavimo mokslo instituto (VUIIS) mokslininkai daugiausia dėmesio skiria anksčiau nepakankamai ištirtai smegenų ir nugaros smegenų daliai – baltajai medžiagai. Jų atradimai gali paskatinti gydymą, kuris atkuria nervų veiklą tikslingai siunčiant elektromagnetinius dirgiklius ar vaistus.
Kaip ir smegenyse, nugaros smegenis sudaro nervinių ląstelių kūnai (pilkoji medžiaga), kurie apdoroja jutimą ir kontroliuoja savanoriškus judesius, ir aksonai (baltoji medžiaga), skaidulos, jungiančios nervines ląsteles ir išsikišančios į likusį kūną.
Neseniai paskelbtame dokumente Nacionalinės mokslų akademijos darbaiAnirban Sengupta, PhD, John Gore, PhD ir jų kolegos praneša apie signalus iš nugaros smegenų baltosios medžiagos, reaguojant į stimulą, kuris yra toks pat stiprus kaip pilkosios medžiagos signalai.
„Nugaros smegenyse baltosios medžiagos signalas yra gana didelis ir aptinkamas, kitaip nei smegenyse, kur jo amplitudė mažesnė nei pilkosios medžiagos (signalo)“, – sakė Vanderbilto universiteto medicinos centro Radiologijos ir radiologijos mokslų tyrimo instruktorius Sengupta. .
„Tai gali būti dėl didesnio baltosios medžiagos kiekio nugaros smegenyse, palyginti su smegenimis“, – pridūrė jis. Arba signalas gali reikšti „vidinį poreikį“ metabolizmui baltojoje medžiagoje, atspindėdamas jo svarbų vaidmenį palaikant pilkąją medžiagą.
Jau keletą metų Gore'as, vadovaujantis VUIIS, ir jo kolegos naudojo funkcinį magnetinio rezonanso tomografiją (fMRI), kad nustatytų nuo kraujo deguonies lygio priklausomus (BOLD) signalus, kurie yra pagrindinis nervų sistemos veiklos žymuo baltojoje medžiagoje.
Praėjusiais metais jie pranešė, kad kai žmonės, kurių smegenys nuskaitomos fMRT, atlieka užduotį, pavyzdžiui, judina pirštus, BOLD signalai padaugėja baltosios medžiagos visose smegenyse.
Dabartiniame tyrime buvo stebimi BOLD signalų pokyčiai nugaros smegenų baltojoje medžiagoje ramybės būsenoje ir reaguojant į vibrotaktilinį stimulą, taikomą pirštams gyvūno modelyje. Reaguojant į stimuliaciją, baltosios medžiagos aktyvumas buvo didesnis kylančių skaidulų, pernešančių signalą iš stuburo į smegenis, „takuose“.
Šis rezultatas atitinka žinomą baltosios medžiagos neurobiologinę funkciją, pažymėjo mokslininkai. Baltojoje medžiagoje yra neneuroninių glijos ląstelių, kurios negamina elektrinių impulsų, bet reguliuoja kraujotaką ir neurotransmiterius – signalines molekules, kurios perduoda signalus tarp nervinių ląstelių.
Dar daug reikia išmokti apie baltosios medžiagos funkciją nugaros smegenyse. Tačiau šio tyrimo išvados gali padėti geriau suprasti ligas, turinčias įtakos nugaros smegenų baltajai medžiagai, įskaitant išsėtinę sklerozę, sakė Sengupta.
„Galėsime pamatyti, kaip pasikeičia baltosios medžiagos aktyvumas skirtingose ligos stadijose“, – sakė jis. Tyrėjai taip pat gali stebėti terapinių intervencijų, įskaitant neuromoduliaciją, veiksmingumą skatinant atsigavimą po nugaros smegenų pažeidimo.
Sengupta, atitinkamas šio straipsnio autorius, 2018 m. įgijo daktaro laipsnį Indijos technologijos institute Naujajame Delyje, o 2024 m. įstojo į Vanderbilto fakultetą, baigęs VUIIS doktorantūros studijas.
Gore'as yra universiteto žymus radiologijos ir radiologijos mokslų, biomedicinos inžinerijos, molekulinės fiziologijos ir biofizikos bei fizikos ir astronomijos profesorius. Kiti VUIIS bendraautoriai buvo Arabinda Mishra, Feng Wang, PhD ir Li Min Chen, MD, PhD.
Tyrimą palaikė Nacionalinių sveikatos institutų dotacijos R01NS092961 ir R01NS113832.
