محققان دریافته بودند که مناطقی از مغز با عملکرد یکسان – حتی مناطقی که در نیمکره‌های متفاوت قرار دارند – هنگام استراحت بدن، سیگنال‌هایی را به اشتراک می‌گذارند. اما نمی‌دانستند این ارتباطات چگونه اتفاق می‌افتند. به تازگی، محققان دانشگاه کالیفرنیا پاسخ را یافته‌اند.
با استفاده از میکروسکوپ‌های نوری پیشرفته‌ی طراحی شده توسط دیوید کلاین‌فلد (David Kleinfeld) و فیلبرت تسا (Philbert Tsa) کوچکترین تغییرات در قطر عروق خونی را در سراسر قشر مغز موش مطالعه شده است. یافته‌های این مطالعه در شمارۀ ۲۶ اکتبر ژورنال Neuron چاپ شده است.
این یافته‌ها زنجیره‌ای از برهمکنش‌ها را آشکار کرده که توضیح می‌دهند چگونه سطح اکسیژن، مناطق با فاصله‌ی زیاد را بهم مرتبط می‌سازد. این برهمکنش‌ها توسط دستگاه MRI عملکردی (دستگاه بزرگی که عصب‌شناسان و فیزیولوژیست‌ها برای مطالعه‌ی دخالت قسمت‌های مغز در رفتارهای انسانی استفاده می‌کنند) تشخیص داده شده‌اند. دانشمندان معتقدند که یافته‌هایشان تاثیر مستقیمی روی سلامت انسان و امکانات پزشکی از قبیل شیوه‌های تصویربرداری با وضوح بیشتر برای مطالعه‌ی ارتباطات سلول‌های مغزی، دارد. کلاین‌فلد (Kleinfeld)، پروفسور علوم بیولوژیکی و فیزیکی می‌گوید:
یکی از تاثیرات نتایج ما، استفاده از MRI و مطالعه‌ی مستقیم تغییرات قطر عروق خونی در مغز است.
طی مطالعه روی برهمکنش‌های سلول‌های مغزی، محققان تغییرات ظریفی در تعداد سیگنال‌های با فرکانس الکتریکی بالا در مغز در حال استراحت مشاهده کردند که به طور طبیعی با محدوده‌ی مورد نظر مرتبط بود. این تغییرات ظریف (در دوره‌های ۱۰ ثانیه‌ای) در تعداد سیگنال‌های الکتریکی، با تغییرات ظریفی در ماهیچه‌های اطراف مویرگ‌های مغزی مطابق است. سپس ماهیچه‌ها به طور ریتمیک منقبض و منبسط شده و قطر مویرگ‌ها را تغییر می‌دهند. این تغییرات، سطح اکسیژن در بافت مغزی اطراف مویرگ‌ها را تنظیم می‌کند. این تاثیر مخصوصاً هنگامی که بین نقاطی از مغز که بین دو نیمکره‌ی قشری قرار دارند اتفاق می‌افتد، بسیار قابل توجه است. تیم تحقیقاتی این اندازه‌گیری را در مو‌ش‌هایی که ارتباطات آناتومیکی نیمکره‌های مغز آن‌ها را از بین برده بودند، تکرار کردند و مشاهده کردند که همزمانی نیز کاهش می‌یابد.
مقاله مرتبط: کوچک شدن سیناپس‌های مغزی در هنگام خوابیدن
متئو (Mateo) توضیح می‌دهد:
این تحقیق، فهم ما را نسبت به این که چگونه عروق خونی بصورت دینامیکی می‌توانند در حفظ هومئوستاز مغز کمک کنند، افزایش می‌دهد. هومئوستازی عبارت است از تمایل بدن برای حفظ شرایط تعادل خود در محیط داخلی‌اش. سوال اصلی ما این است که: “چگونه عروق خونی در اثرات حیات‌بخش خواب شرکت می‌کنند؟” امیدواریم که استفاده از ابزارهای مهندسی شده‌ی نوری و ژنتیکی، فهم ما را نسبت به این موضوع جذاب افزایش دهد.
تنها در ۲۵ سال گذشته، محققان دریافته‌اند که خواص مغناطیسی هموگلوبین (پروتئین گلبول‌های قرمز که حاوی آهن بوده و اکسژن را حمل می‌کند) می‌تواند به عنوان جایگزینی برای اندازه‌گیری فعالیت مغزی استفاده شود. تکنیک حاصل BOLD fMRI است که محققان با استفاده از آن، میزان فعالیت قسمت‌های مختلف مغز در طول فعالیت‌های ذهنی متنوع را اندازه‌گیری می‌کنند.
