مغز و اعصابنوروبیولوژی سلولی

نوروبیولوژی؛ الکتروفیزیولوژی و استفاده از تکنیک پچ گیره در تشخیص صرع

امتیازی که به این مقاله می دهید چند ستاره است؟
[کل: ۲ میانگین: ۵]


» نوروبیولوژی

مثلاً درباره ویژگی‌های کلی یک تحریک الکتریکی در مغز صحبت کردیم و گفتیم ما یک سری سلول داریم با یک سری ویژگی‌ها که این سلول‌ها در واقع سلول عصبی‌اند و این قابلیت را دارند که در قسمت‌های مختلفشان سیگنال‌ها را به انحاء مختلفی تعبیر کنند. یک جایی این سیگنال‌ها می‌شود تحریکاتی که می‌توانند ولتاژ را زیاد کنند. یک جایی این سیگنال‌ها می‌شود تحریکات مهاری که ولتاژ کمتر از مقدار Rest می‌شود. یک جایی سیگنال‌ها می‌تواند تبدیل بشه به یک موج گسترده‌ای از دپولاریزاسیون. پس ما یک سلولی داریم که کمپارتمنته شده و باعث شده که هر کدامشان به هر تحریکی به اشکال مختلف پاسخ دهند. محل انجام EPSPها و IPSPها دندریت‌هاست. فوکال پوپنت تحریکات EPSP و IPSP هستند. 

دپولاریزاسیون در بخشی که سیگنال دارد منتقل می‌شود به یک یاخته یا یک نورون دیگر»»» اتفاق می‌افتد. با این حساب نورون تبدیل به سلولی شده که یک جاش interpretation، آنالیز و تفسیر انجام می‌دهد، یک جایش به عنوان فرستنده دارد عمل می‌کند. 

EPSPها و IPSPها شکلی از تحریکات الکتریکی هستند که ویژگی خاص دارند ویژگی خاص EPSPها و IPSPها چیست؟ 

هم temporal summation و هم spatial summation دارند و این کمک می‌کرد به اینکه یک سیگنال قوی‌تر شود یا یک سیگنال ضعیف و خنثی شود به این‌ها graded potential می‌گویند.

دندریت‌ها می‌توانند پتانسیل‌های تحریکی یا مهاری داشته باشند چرا می‌گوییم پست سیناپتیک هستند؟

چون قراره یک سیگنال وارد سلولی شود که آن سلول مقصد است. ما یک مبدا داریم که در هر صورت دارد یک ماده شیمیایی ریلیز می‌کند. یک تغییر ولتاژی ایجاد می‌کند. حالا دندریت نورون بعدی است که بتواند این را به شکل تحریکی بگیرد یا به شکل مهاری بگیرد. EPSPها از جنس depolarizing هستند و باعث می‌شوند که پتانسیل غشا به صورت تدریجی به پتانسیل عمل تبدیل شود (در سگمان ابتدایی آکسون). EPSPها در اثر ورود سدیم یا خروج پتاسیم ایجاد می‌شوند. IPSPها برعکسند. در سلول‌های عصبی وقتی ثبت می‌گیریم خیلی از این پتانسیل‌های بالا رو inward یا outward را می‌بینیم که بعد می‌توانیم این‌ها را تفسیر کنیم. مثلاً یک سری بافت را از لوب تمپورال بیماری جدا کردند (تمپورال لوبکتومی) و سلول‌هایی که کانون صرع بوده جدا کردند و در آزمایشگاه بردند. در یک محیط یا چمبری که کربوژنه است یعنی محیط جوری است که سلول‌ها زنده می‌مانند و بعد از آن از سلول‌ها ثبت گرفتند. 

سلول‌ها را زیر میکروسکوپ بردند» سلول‌ها را پیدا کردند» به این روش می‌گوییم: whole cell patch clamp recording که سلول به الکترود نزدیک می‌شود و الکترود می‌تواند غشا را Pach کند یعنی بگیرد و بعد از آن ثبت می‌گیرند. 

بعضی ثبت‌ها رو به بالا و برخی رو به پایین هستند. وقتی ادعا می‌کنیم دارویی اثر کاهنده روی صرع دارد و کانون صرع را مهار می‌کند از روی ثبت‌هایمان چه باید ببینیم که ثابت کند دارای ما اثر ضدصرعی دارد؟

 باید ببینیم: IPSP. وقتی می‌گوییم سلول‌ها صرعی‌اند باید اول ثابت کنیم که این سلول‌ها dischargeهای اضافه دارند. بعد دارو را اضافه می‌کنیم که یا بلاکر سدیم است یا بلاکر پتاسیم است یا بلاکر دوال فانکشن است یعنی بلاکر هم سدیم هم پتاسیم یا کلسیم است. ما ادعا می‌کنیم این دارو اثر ضدصرعی دارد پس باید یا مهاری ثبت بگیریم یا حداقل باید ولتاژ‌ dischargeها را کم کند. پس این مطالعات بسیار با ارزشند. خصوصاً اگر بخواهیم ویژگی‌های پسیو و اکتیو سلول را با این روش‌های فیزیولوژیک بسنجیم.

اگر بیمار دارو را خوراکی مصرف کند» توزیع سیستمیک است هرجا گیرنده داشته باشد دارو همان جا می‌رود و روی گیرنده‌اش می‌نشیند. مثلاً در کلیه یک سری رسپتور داریم:

 Na–K–Cl cotransporter (NKCC1) و NKCC2

 

کلاً هرجا که دارو گیرنده داشته باشد حتی در مغز می‌رود و روی آن می‌نشیند و اثر می‌گذارد. داروهای سیستمیک دو مدل هستند: ۱- داروهایی که سد خونی مغزی را رد می‌کنند. ۲- داروهایی که سد خونی مغزی را رد نمی‌کنند. 

اگر بیمار سندروم روده تحریک‌پذیر (IBS‏) داشته باشد نمی‌خواهیم مغز را sedate کنیم. دارویی که می‌دهیم نمی‌خواهیم از سد خونی مغزی رد شود و می‌خواهیم اثرات اتونومیک بگذارد نه central. هرجا گیرنده باشد دارو اثراتش را می‌گذارد. 

در تشنج لوب تمپورال دچار اسکلروز شده. فرق تشنج (seizure) با صرع (epilepsy) چیست؟ تشنج یک بار رخ می‌دهد مثلاً فرد ناخواسته دارویی چیزی (گل) مصرف می‌کند بعد حالش به هم می‌خورد، تشنج می‌کند بعد خوب می‌شود دوباره هفته بعد خود به خود تشنج نمی‌کند. ولی در صرع یک کانونی داریم که کانون صاعقه است. صرع مثل جای زخم (اسکار) است که به آن می‌گویند اسکلروزیس ایجاد شده» پیام‌ها که به آن می‌رسند قاطی می‌کنند مثل یک گردباد و باعث تشنج و حملات صرعی می‌شود. اسکلروزیس یعنی زخم به درد نخور. یک سری سلول غیر زنده بی‌مصرف malfunction دارند. عملکردشان مطابق با کل سیستم نیست. به اینها می‌گویند کانون اسکلروز» در تشنج ممکن است دارو مصرف شده باشد و آن کانون ایجاد نشود. ولی در صرع مثل بچه ۴-۳ ساله تب می‌کند و بعد تشنج می‌کند بیمارستان بستری می‌شود» تشنج‌ها ریکارنت (recurrent: راجعه و برگشتی) می‌شود دیازپام وریدی می‌دهند 

دو تا سه روز بیمارستان می‌ماند بعد که مرخص می‌شود هفته بعد مثلاً دارد بازی می‌کند یکدفعه تشنج می‌کند یا مثلاً یک دوره‌ای می‌گذرد ۳ تا ۴ سال بعد بچه می‌خواهد مهد کودک برود وقتی استرس می‌گیرد تشنج می‌کند. گاهی یک سری آسیب به صورت حاد به سیستم منتقل می‌شود اما ممکن است همان کار زخم را بکند. در واقع یک سری سلول‌ها آنجا بمیرند بعد به علت استرس دی اکتیو می‌شوند یک جایی مثل اسکار (Scar) ایجاد می‌کنند بعد که تحریکات به آنجا می‌رسند گم می‌شوند و راه خود را گم می‌کنند مثل رعد و برق به هم می‌خورند و باعث تشنج می‌شوند. 


فرق تشنج و صرع چیست؟

در واقع در رابطه با تفاوت‌های بین صرع و تشنج می‌توان گفت که تشنج عبارت است از یک حمله‌ای که تحت اثر عوامل گوناگونی (تب، عفونت مغزی، مصرف بی‌رویه مشروبات الکلی و …) به فرد دست می‌دهد. در حالی که صرع یک نوع بیماری است که یکی از علائم آن رخ دادن تشنج است. البته در بسیاری از مواقع مشاهده شده است که تنها علامت رخ دادن صرع، تشنج است. در واقع به زبانی ساده‌تر می‌توان چنین عنوان کرد که هر شخصی که دچار تشنج می‌شود، لزوماً از بیماری صرع رنج نمی‌برد. اما گزارشاتی که توسط انواع مختلف دکتر تشنج بیان می‌شود، حاکی از آن است که افرادی که دو یا بیشتر از این مقدار دچار تشنج شده‌اند، به احتمال زیاد دچار بیماری صرع هستند و باید برای معاینه دقیق‌تر و بیشتر به یک متخصص مغز و اعصاب مراجعه کنند. البته اگر شما بنا بر هر شرایطی نمی‌توانید به یک پزشک متخصص مراجعه کنید می‌توانید از یک دکتر مغز و اعصاب آنلاین کمک بگیرید.

همچنین این دو بیماری در نحوه درمان نیز بسیار متفاوت هستند. به گونه ای که بیماری تشنج می‌تواند با مراقبت‌ها و رعایت نکات پیشگیری تا حتی‌الامکان از وقوعش جلوگیری کرد. اما بیماری صرع غیرقابل‌درمان بوده و تنها می‌توان با کمک دارو و یا سایر روش‌های درمانی از وقوع آن جلوگیری کرد. برای کنترل صرع بایستی به صورت مداوم، منظم و طولانی مدت به پزشک مراجعه کرده و داروهایی که برایتان تجویز می‌شود را به صورت کامل و منظم مصرف کنید


 تشنج می‌تواند تبدیل به سه فاز شود:

acute period: همان تشنجی که بچه تب داشته

lated period:  ۴-۳ سال هیچ اثری نداشته باشد و سلول‌ها دست و پا می‌زنند و می‌میرند. 

chronic period:  که تبدیل می‌شود به صرع یا تشنجات ریکارنت. 
اینجا لازم نیست تب کند بلکه عادی دارد زندگی می‌کند یک استرس که پیش می‌آید بچه تشنج می‌کند آن محل یک کانون نابجا برای انتقال پیام‌هاست.

درمان epilepsy: فرد مثلاً ازدواج کرده دارد زندگی می‌کند هفته‌ای دو بار هم تشنج می‌کند اینجا عوارض دارو می‌ارزد که پیش بیاید. از داروهای جایگزین هم می‌توانند استفاده کنند.

فیچر EPSP و IPSP را باید بلد باشیم. EPSPها و IPSPها ترشولد یا آستانه ندارند. یعنی ما هر جایی از دندریت را تحریک کنیم و آن تحریک باعث بشود سدیم وارد سلول شود. آن ترشولد (بنویس) آستانه ندارد و گریدد هستند.

پتانسیل عمل چند تا ویژگی دارد: قانون همه یا هیچ است. EPSPها و IPSPها طوری است که هر وقت تحریک بالاتری وارد کنیم دامنه بالاتر می‌رود و ترشولد ندارد اما AP را به دو فاز می‌توان تقسیم کرد: هر چقدر تحریک شدید وارد کنیم با همان ریت و آمپیلتود می‌رود بالا. دوره تحریک ناپذیری مطلق و دوره تحریک ناپذیری نسبی دارد.

مطلق چه بود؟ تا جایی که یک سوم میانی ربپولاریزاسیون را تحریک ناپذیری مطلق می‌گویند. هرچه تحریک کنیم اتفاقی نمی‌افتد با همان فرمان قبلی دارد می‌رود بعد از یک سوم میانی به سمت هایپرپولاریزاسیون دوره تحریک ناپذیری نسبی است یعنی اگر از تحریک قبلی تحریک جدید قوی‌تر باشد می‌تواند AP بزرگتر را بسازد. 

در پتانسیل عمل (AP):

قانون همه یا هیچ بود. 

حالت دومینو بود.

آمپلی‌تود و ولتاژ تغییر نمی‌کرد.

فیچر کلی در همه جای نورون یکسان بود.

مگر اینکه یک تحریک کلی در دوره تحریک ناپذیری نسبی به آن وارد شود.

EPSPها و IPSPها»» دوره تحریک ناپذیری ندارند. هر موقع یک تحریک با پالس بالاتر به آنها وارد شود می‌تواند گریدشان بالا برود و با یک فاز بلندتری پیام را منتقل کنند. 

آیا EPSPها و IPSPها، ماکسیموم مینیموم دارند؟

همیشه زیر آستانه‌اند چون اگر به آستانه برسند AP ایجاد می‌کنند.

summation این‌ها باعث می‌شود که به AP برسیم یا نرسیم. اساس کار درمان‌ها این است که حول و حوش همین ماجراها می‌چرخند که بتوانند نزدیک‌ ترشولد کنند یا از ترشولد دور کنند. بلاکرهای سدیمی، کلسیمی یا پتاسیمی یا بنزودیازپین‌ها (BZ) همین کار را می‌کنند.

بنزودیازپین‌ها چه کار می‌کنند؟ میزان ریلیز کلر داخل سلول و دفعاتش را زیاد می‌کنند و وقتی می‌گوییم inhibitory است یعنی باعث یک نوروترانسمیتر ریلیز شود که باعث ورود یک یون منفی به سلول و یا خروج یک یون مثبت از سلول می‌شود.

خروجی یک سلول در جریان گرفتن ثبت سلولی:

ممکن است به شکل یک جریان بالارو یا پایین‌رو باشد اگر پایین‌رو باشد می‌گوییم ما مهار القا کردیم. ما می‌توانیم از یک ثبت پایین‌رو یا بالا رو ۷ الی ۸ تا پارامتر استخراج کنیم.

Ca transieat به چه دردی می‌خورد؟ برای اگزوسیتوز خوب است. یا در جایی می‌خواهیم ثابت کنیم در مخچه learning اتفاق می‌افتد. چگونه؟ پورکنژ سل‌ها محل یادگیری هستند. پیام‌های مهاری می‌دهند چون می‌توانند پتانسیل کمپلکس یا peak به وجود بیاورند. جریان‌های کلسیمی هرجا اتفاق بیفتد نشان دهنده پلاستی‌ستی است نشان دهنده این است که LTP اتفاق افتاده است. پس اگر مطالعه داریم که روی پلاستی سیتی rehab (rehabilitation plasticity) است و داره میگه اگر یک ترینی (train) روی مغز انجام دهیم این مدل جریان باید ثبت کنیم. اگر می‌خواهیم بگیم ما دارویی استفاده کردیم که می‌تواند جلوی جریان‌های صرعی را بگیرد باید جریان‌های spontaneous رو به پایین ثبت کنیم. پس ما با فیچرهای مختلف ثبت از سلول چه در سطح جمجمه یا در داخل کانون می‌توان ۷ الی ۸ پارامتر را بررسی کرد. 

یک بخشی از کار ما به عنوان یک نوروساینتیست مربوط به آنالیز داده‌هاست که توسط نرم‌افزار انجام می‌شود. چه دیتاهایی به ما می‌دهد؟

۱- دامنه (amplitude): دامنه تغییر ولتاژ است. یک دارویی داریم که ولتاژ را ۲۰- تا آورده پایین و یک دارویی داریم ولتاژ را ۶۰- تا آورده پایین. این دارو قوی‌تری است چون دامنه بیشتری را تولید کرده است.

۲- duration: چقدر طول می‌کشد تا با آستانه برسد و بعد برگردد.

۳- جهت پیک: بالارو است یا پایین‌رو.

۴- فرکانس پیک: چند تا از این پیک‌ها داریم (C)

۵- time before peak for baseline: زمانی که لازم داشته تا تحریک ایجاد شود»  اگر تایم کم باشد یعنی سلول در حال تحریک است و وحشی است و زمان برای تحریک بعدی save نمی‌کند و فرکانس زیاد است.

۶- total fraction: کل زمان از اول تا آخر یک موج (F) 

۷-…. فاصله یک موج تا موج بعدی.

۸- تایمی که لازم است تا به decay برسد.

ویژگی‌های پسیو (غیرفعال) یا ذاتی نورون‌ها قبلاً گفته شد؛ RMP،  ثابت زمانی و ثابت مکانی.

ویژگی‌های فعال نورون‌ها (active properties) 

 بعد از اینکه سلول را دستکاری کردیم سلول فعال می‌شود.

۱- AP: بعد از تحریک از سلول ثبت می‌گیریم. یعنی از AP که ایجاد شده.

آیا نورون‌ها را باید حتماً تحریک کنیم تا AP و ثبت ازشون بگیریم؟ چه جایی از بدن هست که نیازی نیست ما تحریک کنیم خودش AP می‌سازد؟

گره SA (تمایز یافته تبدیل شده به نورون) الکترومکانیکال پمپ. گره‌های SA به صورت ذاتی یک سری کانال‌های لیکی دارند که باعث ایجاد خود به خودی AP می‌شود. در قلب ریتمی سیتی و اتوماتیستی داریم. چه تحریک خود به خود باشد و چه ما تحریک را ایجاد کنیم از اینجا به بعد ویژگی‌های فعال نورون است چون بعد از تحریک داریم ثبت می‌گیریم و در زمان ایجاد discharge داریم ثبت می‌گیریم.

۲-  NHP: دامنه هایپرپولاریزاسیون متعاقب پالس: وقتی AP رخ می‌داد. قبل از اینکه به Rest برسد یک جریان پایین‌رو پیش می‌آید و می‌گفتیم نورون دچار هایپرپولاریزاسیون شده. چرا؟ چون کانال‌های +K دیرتر بسته می‌شوند. پس پتاسیم بیشتری از سلول خارج می‌شود. پس دامنه هایپرپولاریزاسیون متعاقب یعنی سلول چقدر ولتاژش پایین‌تر رفته است. هر چقدر این عدد بزرگتر یا کوچکتر باشد نشان دهنده چیست؟

یعنی اگر دامنه بزرگتر باشد پس بیشتر منفی شده پس دیرتر می‌تواند به RMP برگردد ولی اگر کمتر باشد یعنی زودتر می‌تواند به RMP بازگردد و سلول زرنگ‌تر است پس جز ویژگی‌های ذاتی دیتای قوی ای است.

۳- زمان Rheobase: زمان رئوبیس می‌گفت چقدر جریان باید تزریق کنیم تا پتانسیل عمل بعدی رخ دهد. (time constant) 

۴- تعداد اسپایک‌ها: هرچه بیشتر باشد تحریک پذیری نورون بیشتر است.

۵- delay که لازم است طی شود تا تحریک بعد شروع شود.

× زمانی که لازم است تا اولین شلیک و اولین AP شروع شود utilization time نام دارد. زمان مورد نیاز برای شروع تحریک است.

بعد از اینکه زمان ایجاد شد و به صورت RAMP توانستیم ثبت بگیریم می‌توانیم تعداد اسپایک‌ها را بشماریم، دامنه را اندازه بگیریم، زمان رائوبیس را اندازه بگیریم. 

از یک ثبت می توان اطلاعات زیادی گرفت. فرض کنیم سلولی داریم که وحشی است و ۹ دیس‌شارژ از آن گرفتیم. کنارش یک سلول داریم که دارو مصرف کرده و دیس‌شارژ‌هایش به ۵ رسیده. پس نشان می‌دهد که سلول دوم فعالیتش دچار Ramp (خفگی) شده است. اگر UT زیاد شود یعنی چی؟ یعنی سلول را توانستیم جلوی تحریکش را بگیریم و تنبل شده. سلول را مهار کردیم و دارو موثر است.

سلولی که در ۲۰۰ پیکوآمپر تحریک می‌شود و با سلولی که در ۵۰۰ پیکوآمپر تحریک می‌شود چه فرقی دارند؟

سلولی که در ۲۰۰ پیکوآمپر تحریک می‌شود فعال‌تر است و با انرژی کمتری فعال می‌شود.

در کل همه این‌ها برمی‌گردد به ویژگی‌های ذاتی سلول. مثلاً سلول پورکنژ بوده؟ سلول هیپوکمپ بوده یا سلول هرمی است؟

ویژگی نورون‌هایی که دچار ام اس هستند چگونه است؟ جریان در این سیمی که پوشش آن پوسیده شده، نشت دارد و سیگنال پخش و پلا می‌شود. فرد نمی‌تواند مثلاً (بنویس) راه برود. 


CV استاد گرانقدر خانم دکتر ثریا مهرابی




آیا این مقاله برای شما مفید بود؟
بله
تقریبا
خیر

داریوش طاهری

اولیــــــن نیستیــم ولی امیـــــد اســــت بهتـــرین باشیـــــم...!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

دکمه بازگشت به بالا