მსოფლიოში ეპილეფსია 50 მილიონზე მეტ ადამიანს აწუხებს. საზოგადოების უმეტესობა ამ დაავადებას კრუნჩხვებით – ტვინის პათოლოგიური აქტივობის უეცარი აფეთქებებით – იცნობს. თუმცა, ამ მდგომარეობის მიღმა სხვა მნიშვნელოვანი დეტალებიც იმალება.
კრუნჩხვებს შორის ინტერვალებში ტვინი ხშირად ხანმოკლე ელექტრულ პიკებს, ეგრეთ წოდებულ ინტერიქტალურ ეპილეფტიფორმულ განმუხტვებს (IED) წარმოქმნის. აღნიშნული მოვლენა დღის განმავლობაში შესაძლოა ასჯერ ან ათასჯერ განმეორდეს. მიუხედავად იმისა, რომ პაციენტები ამას იშვიათად ამჩნევენ, ის ჯანმრთელობისთვის გარკვეულ საფრთხეს მაინც წარმოადგენს. კრუნჩხვების კარგი კონტროლის პირობებშიც კი, IED-ები დაბნეულობის ხანმოკლე ეპიზოდებსა და მეხსიერების გაუარესებას იწვევს.
ჟურნალ Nature Neuroscience-ში გამოქვეყნებული ახალი კვლევა IED-ების ფენომენს ახლებურად განმარტავს. მკვლევრებმა, მცირე ზომის Neuropixels ზონდების დახმარებით, ეპილეფსიის მქონე პაციენტების ტვინის სიღრმეში ინდივიდუალური ნეირონების აქტივობა ჩაწერეს. როგორც გაირკვა, აღნიშნული ელექტრული აქტივობა უწესრიგო პროცესი კი არა, არამედ კონკრეტული კანონზომიერების მქონე მოვლენაა.
როგორ წარიმართა ექსპერიმენტული პროცესი?
სან-ფრანცისკოს კალიფორნიის უნივერსიტეტის (UCSF) გუნდი, ჯონათან კლინისა და ედვარდ ჩანგის ხელმძღვანელობით, ოთხ პაციენტს აკვირდებოდა. თითოეულ მათგანს ქირურგიული მანიპულაცია ფარმაკორეზისტენტული ეპილეფსიის დიაგნოზის გამო უტარდებოდა.
მკვლევრებმა მიკროსკოპული ზომის (დაახლოებით თმის ღერის სისქის) Neuropixels ზონდები უშუალოდ კრუნჩხვის “წყაროდ” მიჩნეულ ქსოვილში მოათავსეს. აღნიშნული ზონა, წინასწარ განსაზღვრული თერაპიული სტრატეგიის ფარგლებში, მოგვიანებით სრულად ამოიკვეთა. თითოეული მოწყობილობა ტვინის სხვადასხვა შრეში 189-მდე ნეირონს სინქრონულად აკვირდებოდა. ამ მეთოდით მეცნიერებმა ლოკალურ უბნებზე ასობით IEDs-ის რეგისტრაცია შეძლეს.
მეცნიერებმა ელექტრული პიკები ნეირონების ტიპების მიხედვით დააჯგუფეს. მათ მაღალი სიხშირის იმპულსაციის მქონე (high-spiking – სავარაუდოდ შემაკავებელი) და რეგულარული რიტმის მქონე (Regular-spiking – სავარაუდოდ აღმგზნები) უჯრედები ერთმანეთისგან გამიჯნეს. ჩანაწერების თითოეული IED-ის კულმინაციურ წერტილთან შეჯერებით, გუნდმა განმუხტვამდე არსებული მდგომარეობა, მისი მიმდინარეობა და დასრულების შემდგომი ფაზები ზუსტად ასახა.
ძირითადი აღმოჩენები
ცხოველებზე ჩატარებული ძველი კვლევების საფუძველზე ჩამოყალიბებული ჰიპოთეზის საწინააღმდეგოდ, IED-ები ნეირონთა ერთდროული, სინქრონიზებული განმუხტვების შედეგს არ წარმოადგენს. მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ ნეირონების სხვადასხვა პოპულაცია დაახლოებით ორი წამის განმავლობაში მკაცრად განსაზღვრული, სტრუქტურირებული თანმიმდევრობით აქტიურდება. კვლევის ფარგლებში ნეირონული დინამიკის სამი ძირითადი მოდელი გამოიყო.
პირველი ჯგუფი – ადრეული აქტივაციის ნეირონები – ძირითადად რეგულარული იმპულსაციის მქონე უჯრედებისგან შედგება, ტვინის ზედაპირულ შრეებში ლოკალიზდება და IED-ის კულმინაციის ფაზაში მაქსიმალურ ინტენსივობას აღწევს. მეორე ჯგუფი, ანუ ე.წ. დათრგუნული ნეირონები, რომლებიც მაღალი სიხშირის იმპულსაციის (high-spiking) უჯრედებითაა გაჯერებული, საწყის ეტაპზე აქტიურდება, თუმცა მოგვიანებით მათ ფუნქციონირებაში მკვეთრი წყვეტა შეინიშნება. რაც შეეხება გვიანი აქტივაციის ნეირონებს, ისინი მუშაობას უშუალოდ ეპილეფსიური მოვლენის მიმდინარეობისას იწყებენ და აქტივობას მისი დასრულების შემდეგაც ინარჩუნებენ.
აღნიშნული პროცესი ორგანიზმში ნეირონულ აღგზნებასა და შეკავებას შორის დისბალანსს იწვევს. კერძოდ, პათოლოგიურ განმუხტვამდე ერთი წამით ადრე, დათრგუნვის მექანიზმი საგრძნობლად სუსტდება. შეკავების ფუნქციის მოშლისთანავე, აღმგზნები ნეირონების აქტივობა მკვეთრად მატულობს.
ხაზგასასმელია, რომ ეს უჯრედები ფიზიოლოგიურად ისეთ ფუნდამენტურ ფუნქციებში მონაწილეობენ, როგორიცაა ვერბალური ინფორმაციის დამუშავება და ტვინის ენდოგენურ რიტმებთან სინქრონიზაცია. თუმცა, IED-ების ფორმირებისას ნეირონები ამ ბუნებრივ ფუნქციურ კავშირებს წყდებიან, რაც პაციენტებში სპონტანური კოგნიტური დისფუნქციით ვლინდება. ამ მოვლენის თვალსაჩინო ნიმუშს რეაქციის შენელება წარმოადგენს, რაც ერთ-ერთი სუბიექტის მიერ ვერბალური დავალების შესრულებისას დაფიქსირდა.
ნაშრომის უმნიშვნელოვანესი ნაწილი ნეირონული იმპულსაციის საფუძველზე IED-ების პროგნოზირების შესაძლებლობაა. სპეციალურად შემუშავებულმა გამოთვლითმა მოდელებმა პათოლოგიური განმუხტვის იდენტიფიცირება მის დაწყებამდე 500-დან 1000 მილიწამით ადრე შეძლეს. მოცემული მაჩვენებელი საგრძნობლად აღემატება ამჟამად არსებული ტექნოლოგიების შესაძლებლობებს, რომლებიც რეაგირებას მხოლოდ პიკური აქტივობის გამოვლენის შემდეგ იწყებენ. აღსანიშნავია, რომ მკვლევრებმა ის განსაკუთრებული ინტენსივობის პიკებიც “იწინასწარმეტყველეს”, რომლებიც კლასტერული (ჯგუფური) სახით ვლინდება და პაციენტის კოგნიტურ სტატუსს განსაკუთრებულად აზიანებს.
რას ცვლის ეს კვლევა?
თანამედროვე ნეიროსტიმულატორები IED-ების იდენტიფიცირებას გარკვეული დაყოვნებით ახერხებენ და მათ საპასუხოდ ყოველდღიურად ათასობით ელექტრულ იმპულსს აგზავნიან. მართალია, ხანგრძლივი გამოყენებისას ეს მოწყობილობები კრუნჩხვების სიხშირეს საშუალოდ 75%-ით ამცირებენ, თუმცა სიმპტომებისგან სრული გათავისუფლება პაციენტთა მხოლოდ მცირე ნაწილში შეინიშნება.
რაც შეეხება ფარმაკოლოგიურ მიდგომებს, მედიკამენტების მოქმედება უპირატესად კლინიკური კრუნჩხვების პრევენციაზეა ფოკუსირებული და არა უშუალოდ ელექტრულ პიკებზე, რამაც, შესაძლოა, გვერდითი ეფექტის სახით კოგნიტური ფუნქციების დაქვეითება ან ე.წ. „აზროვნების დაბინდვა“ გამოიწვიოს.
აღნიშნული კვლევა ეპილეფსიის მკურნალობის პროაქტიული სტრატეგიის განვითარებაზე მიგვითითებს. მოცემული მიდგომა პათოლოგიური ნეირონული ჯაჭვის რღვევას სტიმულაციის ერთი წამით ადრე ინიციირების გზით გულისხმობს. მეცნიერები საწყისი დესტრუქციული პროცესების შესაჩერებლად ტვინის ზედაპირული შრეების, ხოლო ნეირონული ინჰიბირების გასაძლიერებლად – უფრო ღრმა სტრუქტურების მიზნობრივ სტიმულირებას გვთავაზობენ. ამ ყველაფრის მიზანი კი მილიონობით ადამიანისთვის ეპილეფსიის ფარული კოგნიტური ტვირთის შემსუბუქებაა.
წყარო: Nature Neuroscience
