دانشمندان در مؤسسه نوروتصویربرداری و اطلاعاتشناسی مارک و مری استیونز (Stevens INI) در مدرسه پزشکی کک دانشگاه USC شواهدی کشف کردهاند که دو نوع بافت مجاور مغز ممکن است برای حمایت از تواناییهای فکری در اواخر زندگی با هم کار کنند. یافتههای آنها نشان میدهد که وضعیت مسیرهای ارتباط محلی مغز میتواند بر میزان تأثیر کاهش ماده خاکستری بر شناخت تأثیر بگذارد.
این مطالعه که در Alzheimer's & Dementia: The Journal of the Alzheimer's Association منتشر شده است، شامل تصویربرداری مغز و آزمایشهای شناختی از ۴۵۹ بزرگسال بالای ۶۰ سال ساکن جوامع مختلف هند بود. این تحقیق از نخستین مواردی است که ماده سفید سطحی را در یک جمعیت مبتنی بر جامعه در یک کشور کمدرآمد و متوسط درآمد بررسی میکند.
شبکه ارتباط محلی مغز
ماده سفید سطحی لایه نازکی از فیبرهای عصبی را تشکیل میدهد که مستقیماً زیر ماده خاکستری پوشاننده سطح خارجی مغز قرار دارد. این فیبرهای کوتاه و منحنی مناطق مجاور قشر مخ را به هم متصل میکنند و امکان تبادل اطلاعات را فراهم میآورند. میتوان آنها را به عنوان جادههای محلی که مناطق مجاور مغز را به هم وصل میکنند، تصور کرد.
ماده خاکستری نقش متفاوتی ایفا میکند. این ماده حاوی بسیاری از سلولهای عصبی مسئول پردازش اطلاعات است. ماده خاکستری و ماده سفید مستقیماً زیر آن، سیستمهای به هم پیوستهای را تشکیل میدهند که هر دو ممکن است به سلامت شناختی کمک کنند.
«ماده خاکستری و ماده سفید سطحی از نظر فیزیکی نزدیک هستند و ممکن است نقشهای متفاوتی داشته باشند: ماده خاکستری اطلاعات را پردازش میکند، در حالی که ماده سفید سطحی به ارتباط مناطق مجاور مغز کمک میکند»، گفت یینگشو لیو، دکترای علوم اعصاب و محقق پسادکتری در Stevens INI و نویسنده اول مطالعه. «یافتههای ما نشان میدهد که سلامت شناختی نه تنها به مقدار ماده خاکستری حفظ شده، بلکه به وضعیت سیمکشی اتصالدهنده آن نیز بستگی دارد.»
اندازهگیری سیمکشی پنهان مغز
برای بررسی این اتصالات محلی، پژوهشگران از نوع پیشرفتهای از MRI نفوذی استفاده کردند. این تکنیک تصویربرداری حرکت آب را از طریق بافت مغز ردیابی میکند و به دانشمندان امکان میدهد ویژگیهای میکروسکوپی را بررسی کنند که اسکنهای معمولی مغز ممکن است آشکار نسازند.
پژوهشگران بر اندازهگیریهای مربوط به چگالی نوریتها (neurites) و مقدار آب آزاد در اطراف این ساختارها تمرکز کردند. نوریتها برآمدگیهای کوچکی هستند که سلولهای عصبی از طریق آنها سیگنالها را ارسال و دریافت میکنند. چگالی کمتر نوریتها یا افزایش آب آزاد میتواند نشانه آسیب یا اختلال در بافت مرتبط با فرآیندهایی مانند از بین رفتن میلین، التهاب یا تورم باشد.
شرکتکنندگان همچنین ارزیابیهایی را در چندین حوزه شناختی، از جمله زبان، حافظه، عملکرد اجرایی و توانایی دیداری-فضایی پشت سر گذاشتند.
ثباتترین ارتباط بین سلامت ماده سفید سطحی و عملکرد شناختی مربوط به زبان بود. افرادی که ماده سفید سطحی سالمتری داشتند، معمولاً در آزمونهای زبانی عملکرد بهتری داشتند. قویترین ارتباطات در مناطق فرونتال-تمپورال مغز دیده شد که در شناسایی کلمات، روان صحبت کردن و نگهداری موقت اطلاعات زبانی در ذهن نقش دارند.
سیمکشی سالم ممکن است کاهش ماده خاکستری را تعدیل کند
اندازهگیریهای آتروفی ماده خاکستری همچنان قویترین پیشبینیکننده کلی توانایی شناختی بودند. با این حال، پژوهشگران دریافتند که تأثیر کاهش ماده خاکستری بسته به سلامت ماده سفید سطحی مجاور متغیر به نظر میرسد.
وقتی این اتصالات محلی یکپارچگی ضعیفتری نشان میدادند، کاهش ماده خاکستری با اختلال شدیدتر در عملکرد زبانی و مشکلات گستردهتر شناختی مرتبط بود. وقتی ماده سفید سطحی سالمتر بود، ارتباط بین کاهش ماده خاکستری و شناخت ضعیفتر، کمرنگتر میشد.
این موضوع این احتمال را مطرح میکند که وضعیت سیمکشی محلی مغز ممکن است توضیح دهد چرا دو نفر با مقدار مشابهی از کاهش ماده خاکستری لزوماً همان درجه از زوال شناختی را تجربه نمیکنند.
«یافتهها ماده سفید سطحی را به عنوان منبع احتمالی مقاومت نشان میدهند»، گفت لئون آکسمان، دکترای علوم اعصاب و استادیار پژوهش در Stevens INI و نویسنده ارشد مطالعه. «دو نفر با درجه مشابهی از کاهش ماده خاکستری ممکن است اگر اتصالات محلی اطراف آن ماده خاکستری از نظر سلامت متفاوت باشند، همان اثرات شناختی را تجربه نکنند. پیگیری شرکتکنندگان در طول زمان برای آزمایش اینکه آیا حفظ این اتصالات میتواند به حفظ شناخت کمک کند، ضروری خواهد بود.»
گسترش تحقیقات پیری مغز فراتر از جمعیتهای معمول
پژوهشگران دادههای خود را از ارزیابی تشخیصی هماهنگ برای زوال عقل در مطالعه طولی پیری در هند، معروف به LASI-DAD، استخراج کردند. بیش از نیمی از جمعیت بزرگتر LASI-DAD دارای سواد پایین هستند، در حالی که حدود ۶۰٪ در جوامع روستایی زندگی میکنند.
جمعیتهایی با این ویژگیها به طور تاریخی در مطالعات تصویربرداری مغز کمنمایندگی شدهاند، که این امر فرصتی را برای بررسی پیری شناختی در طیف گستردهتری از زمینههای اجتماعی، آموزشی و جغرافیایی فراهم میکند.
در این تحلیل، ارتباط بین ماده سفید سطحی و توانایی زبانی در میان کسانی که قادر به خواندن نبودند یا اشتباه میخواندند، افرادی که تحصیلات رسمی نداشتند و شرکتکنندگان ساکن مناطق روستایی قویتر بود.
پژوهشگران تأکید میکنند که نتایج ثابت نمیکند این عوامل اجتماعی باعث تغییرات در بافت مغز شدهاند. در عوض، آنها پیشنهاد میکنند که پیری مغز ممکن است تحت تأثیر ترکیبی پیچیده از تجربیات در طول زندگی، از جمله آموزش، شرایط اجتماعی، سلامت و مواجهههای محیطی شکل گرفته باشد.
آنچه دانشمندان هنوز باید یاد بگیرند
از آنجا که شرکتکنندگان فقط در یک نقطه زمانی مورد بررسی قرار گرفتند، این مطالعه نمیتواند مشخص کند کدام تغییرات مغزی ابتدا رخ دادهاند. پژوهشگران هنوز نمیدانند آیا تخریب ماده سفید سطحی قبل از کاهش ماده خاکستری آغاز میشود، همزمان با آن توسعه مییابد، یا پیش از زوال شناختی قابل اندازهگیری ظاهر میشود.
تحقیقات بلندمدتی که افراد را در طول پیری دنبال میکنند، برای روشن کردن این روابط لازم خواهد بود. مطالعات آینده همچنین نحوه تعامل سلامت عروقی، التهاب، پروتئینهای مرتبط با آلزایمر و سایر عوامل بیولوژیکی با تغییرات در ماده خاکستری و سفید را بررسی خواهند کرد.
«درک کاملتر از پیری مغز نیازمند تحقیقاتی است که تنوع اجتماعی، فرهنگی و جغرافیایی جهان را منعکس کند»، گفت آرتور دبلیو توگا، دکترای علوم اعصاب، مدیر Stevens INI و استاد پروووست در USC. «با مطالعه یک جمعیت کمنمایندگی شده و نگاه فراتر از ماده خاکستری به تنهایی، این کار ما را به شناسایی عوامل بیولوژیکی و اجتماعی که ممکن است از شناخت در طول عمر محافظت کنند، نزدیکتر میکند.»
علاوه بر لیو و آکسمان، نویسندگان مطالعه شامل کریستن ام. لینچ، میگل آرچه رنتیریا، اما نیکولز، الدن ال. گراس، لیندسی سی. کوبایاشی، ندا جهانشاد، جان پی. جان، هارشیوتا وی. ویشواکارما، پرانالی خوبرگاده، جوئیتا بانرجی، نیجان کاندلوال، جیوتی دانگوال، سودیر ساکسنا، نیرود مدهی، سومیک داس، پروهینات ردی، پراتیاکشا رانا، آرجون نارولا، ساراوانان کانان، دینش پاتل، ای. بی. دی، شارمیستا دی و جینکوک لی هستند.
این پژوهش توسط موسسه ملی پیری (R01AG080473, RF1AG087965, RF1AG088003, R01AG087513)، موسسه ملی سلامت روان (R01MH134004)، موسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی (RF1NS136995) و دفتر مدیر موسسات ملی بهداشت (S10OD032285) حمایت مالی شد.