تاثیر درجه حرارت بر عملکرد مغز و رشد و تکثیر سلولهای عصبی چگونه است قسمت دوم

دکتر سید سلمان فاطمی [ متخصص داخلی مغز و اعصاب ]آدرس وب سایت : www.dr-salmanfatemi.ir
آدرس مطب : اصفهان ، خیابان آمادگاه ، روبروی داروخانه سپاهان ، مجتمع اطبا ، طبقه اول تلفن مطب : 32223328 - 031

در قسمت اول، مختصر درباره نحوه واکنش مغز در برابر تغییرات دما نوشتيم. در ادامه، تاثیر بالا رفتن حرارت را بر عملکرد سلولهاي مغزی و بافت مغز بررسی می کنيم.حرارت، نتیجه و محصول واکنشهای متابوليک در قسمتهای مختلف مغز است. همه واکنشهای فیزیکی و شيميايی در مغز وابسته به حرارت هستند. واکنشهای فیزیکی و شیمیایی بر اساس معادله Van’t Hoff coefficient Q10=2.3 انجام میشود (یعنی افزایش ده درجه سانتیگراد منجر به دو برابر شدن واکنشهای شيميایي و فيزيکي مي گردد)

افزایش درجه حرارت، تاثیرات زیادی بر انتقال در غشای سلولی و تحریکات الکتریکی دارد. انتقال سيناپسي بین نوورنها بیشتر از ايجاد خود پتانسیل الکتریکی در عصب،وابسته به حرارت است. این مطلب مهمی است زیرا میلیاردها سلول مغزی- که با همین ارتباطات سلولی با هم مرتبط هستند- قطعا با افزایش این ارتباطات و افزایش ترشح نوروترانسميترهاي بین سلولی، بسیار تحت تاثیر قرار می گیرد.

محل اصلی حساسیت به حرارت در مغز در preoptic/anterior hypothalamus است ولي دیگر سلولهای مغزی هم به حرارت واکنش زیاد نشان میدهند. حدود 22% نورونها در مغز در پاسخ به افزایش یک درجه سلسیوس حرارت، افزایش ایمپالسهاي عصبی را دارند و بیش از هفتاد درصد سلولهای مغزی در واکنش به سرمای زیاد بين 25℃ تا 37℃، کاهش شدید فعالیت الکتريکي را نشان می دهند.

نورونهاي موجود در جسم سیاه مغز در درجه حرارت 3439 واکنشي طبق معادله Q10=3.7 دارند که بی بار برجسته است یعنی هر ده درجه افزایش درجه حرارت منجر به سه برابر شدن فعالیت عصبها می گردد و طی سرد شدن مطابق با معادله Q10=8.5 عمل می کند، یعنی در اثر کاهش ده درجه حرارت، فعالیت عصب، حدود هشت برابر کاهش می یابد.کاهش سرعت هدایت عصبی را در سلولهای عصبی طی سرد شدن اندام داریم و این اثر برای کسانی- که نوار عصب و عضله می گيرند آشناست. اگر فردی در هوای سرد زمستانی وارد مطب شود و شما بدون گرم کردن اندامهای او، نوار بگیرید سرعت هدایت عصبی به شدت کاهش می یابد.

میزان ترشح نوروترانسميترها هم با کاهش يا افزایش درجه حرارت به ترتیب کاهش و افزایش می یابد.افزايش فعالیت نورونها در آزمایشگاه به صوت منفرد انجام می شود و تاثیر ارتباطات بین نوروني در آزمایشگاه، بررسی نمی شود پس با توجه به افزايش ترشح مواد بین نورونها در شبکه های نوروني مغز، در یک مغز کامل، تاثیر افزایش درجه حرارت بسیار بیشتر از بررسی فعالیت نورون واحد، در آزمایشگاه می باشد.

تاثیر افزایش درجه حرارت بر سد بین خون و مغز و الکتروليتها و آب در مغز چگونه است ؟
بیان شد که افزایش درجه حرارت در حد متعادل، منجر به بهبود عملکرد سلولهای مغزی می شود ولی افزايش درجه حرارت درون مغز از به بالای چهل درجه، تاثیر برعکس دارد و این تاثیر مضر، به خصوص روی سلولهایی است که فعالیت بیشتری دارند.مسمومیت با امفتامين با هیپرترمي شدیدی- که در مغز ایجاد می کند- منجر به تخریب سلولهای مغزی می شود.ورزش شدید در هوای گرم منجر به آسیب دیدن سد بین خون و مغز می گردد. در حالت سرد شدن مغز میزان البوميني که از سد تخریب شده به داخل مغز نفوذ می کند به حدود دو برابر می رسد ولی در وضعیت هيپرترميک و گرم شدن شديد یعنی حدود 41 درجه، این نفوذ به 26 برابر می رسد.این آسیب به سد بین خون و مغز در کورتکس پيريفورميس به حداکثر میرسد.

نفوذ آلبومن به داخل سلولهای مغزی منجر به افزایش آب و تورم و آسیب شدید آنها می شود. در کاهش درجه حرارت مغز هرچند سد بین خون و مغز آسیب می بیند ولی مغز در مقایسه با حالت نرمال، میزان آب کمتری دارد و ادم آن کمتر است. نکته مهم آنکه درجه حرارت مغز در موجود زنده بدون انستزي، هرگز به زیر 34-35 ℃ نمی رسد.برخلاف تصور عموم مردم که درجه حرارت مغز در حدود ثابتی باقی می ماند مطالعات نشان میدهد، درجه حرارت مغز در موش حین فعالیت و استراحت حدود 3℃ تغییر میکند . در انسان، سيستم دفع گرمای بسیار مجهزی از طریق تعريق پوستی وجود دارد

و این مکانیسم کمک می کند تغییرات درجه حرارت مغز در انسان به حداقل برسد.تاثیر برخی داروها و شرایط محیطی، می تواند مکانیسم دفع گرما را کاهش دهد مثلا مصرف امفتامين و یا مواد مخدر میتواند درجه حرارت درونی مغز را به طور برجسته ای بالا ببرد و مکانیسمهای سرد کننده مغز را مختل کند .پس با سیستم پیچیده ای مواجهيم . سرما عملکرد نورونها را کم می کند ولی گرم کردن بیش از حد، آسیب بیشتری را به سلولها وارد می سازد. افزایش درجه حرارت در حد متعادل، عملکرد سلولهای مغزی را بیشتر می کند.

نترسیم !
شاید پس از خواندن این مقاله کسی داخل گرما یا سرما نرود چون بترسد سلولهای مغزی عملکردشان مختل شد ولی بیان شد سیستم پيشرفته تنظیم درجه حرارت در انسان، مانع از تغییرات گسترده دمای داخل مغز می شود. این سیستمهای تنظیم پیچیده ای که خالق سبحان در وجود ما قرار داده است تا حد زیادی جلوی شرایط بحرانی را در انسان می گیرد. قطعا در آینده هم با افزايش يا کاهش درجه حرارت و با وجود تمایزهای ژنتیکی بین انسانها و زاد و ولد آنها، ژن قویتر و مقاومتر در انسان به وجود خواهد آمد و مغز انسان را از آسیب در برابر گرما یا سرمای بیشتر محافظت خواهد کرد و مغز انسان حفظ می شود

و یا حتی ممکن است، بدن انسان بهبود عملکرد و حفاظت بیشتر از سلولها مغزی را در درجه حرارتهای بالا یا پایین بباموزد. در هر صورت باید توجه کنیم درجه حرارت ایده آل برای مغز در حدود 37 تا38 درجه سانتيگراد است، بنابراین فرار ما از آفتاب و گرمایی که معمولا از چهل درجه بالاتر نمی رود و استفاده زیاد از سرد کننده ها در فصل تابستان و حفظ درجه حرارت اتاق در حد 25 درجه، بدن را وادار میکند برای حفظ عملکرد سلولهای مغزی در سرما از مکانیسمهای دفاعی استفاده کند و این خود فشار اضافی ای را بر بدن تحمیل میکند.

به خصوص وقتی بفهميم همه هستی کنونی روی کره زمين محصول تابش خورشید و انرژی موجود در آن است، کمتر از گرما و تابش خورشید خواهیم ترسید . شاید کسانی بگویند باید تابش خورشید، کاهش یابد و سرما را ترجیح دهند ولی شاید بتوان در برابر تابشهاي شدید خورشید هم مکانیسم پربار و سودمندی را ابداع کرد که نه تنها مانع از تابش خورشید نشود بلکه بتواند این انرژی بیشتر را صرف ساخت و ساز سلولی و فعال کردن سلول ها کند.

هرگز چنین چیزی بعید نیست !!
روزگاری طبیعت، برای فرار از تابش زیان بار خورشید لایه های ملانين را در پوست افراد نزدیک به خط استوا وارد کرد که علاوه بر آنکه در برابر امواج فرابنفش و مضر خورشید، سد محافظتی ایجاد میکند ، میتواند در همان حال تاثیرات خوبی در جذب انرژی گرمایی خورشید داشته باشد . و این گرم شدن محيط پوست به نوبه خود میتواند باعث تسهیل انتقال عصبی شود. جهت بررسی تاثیرات مثبت ملانین، به سلسله بحثهای موجود در این کانال تحت عنوان تفاوتهای هوش و اندازه مغز در گونه ها و نژادهای مختلف، قسمت چهارم مراجعه شود.