کلاه خواب برای پایش جریان مایعات در مغز

کم‌خوابی می‌تواند باعث بروز مشکلات عدیده‌ای در عملکرد مغز شود، اما اینکه در اثر کم‌خوابی دقیقا چه فرآیند‌هایی در درون مغز انجام می‌شود همچنان اسرارآمیز و دست‌نیافتنی باقی مانده است. در سال ۲۰۱۲ میلادی دانشمندان با کشف سیستمی موسوم به «گلیمفاتیک» (Glymphatic) که در هنگام خواب عمیق مواد زائد سمی را با شست‌وشوی آن‌ها به وسیله مایع مغزی نخاعی پاکسازی می‌کند، پیشرفت بزرگی در این زمینه رقم زدند. اختلال در خواب و در نتیجه سیستم گلیمفاتیک، به طور فزاینده‌ای با اختلالات عصبی مانند آلزایمر مرتبط است.

مطالعه سیستم گلیمفاتیک می‌تواند بینش جدیدی در مورد اختلالات خواب و نحوه درمان آن‌ها به دست بدهد، اما در حال حاضر این کار به دستگاه‌های بزرگ و حجیم «اِم‌آرآی» (MRI) نیاز دارد. به همین دلیل است که ارتش ایالات متحده به محققان و کارشناسان مراکزی مانند دانشگاه رایس، هوستون متدیست و دانشکده پزشکی بیلور کمک می‌کند تا یک کلاه خواب بسازند.

پل چروکوری (Paul Cherukuri) می‌گوید: «از آنجایی که تجهیزات ام‌آرآی را نمی‌توان به راحتی حمل کرد، از ما خواسته شده بر روی ساخت یک کلاه کوچک و قابل حمل کار کنیم که بتواند سلامت مغز سربازان را در هنگام خواب اندازه‌گیری و تعدیل کند تا از این طریق عملکرد آن‌ها بهبود یابد.» مدیر اجرایی مؤسسه علوم زیستی و مهندسی زیستی رایس (Rice’s Institute of Biosciences and Bioengineering) یا به اختصار «آی‌بی‌بی» (IBB)، در ادامه می‌افزاید: «توسعه نمونه اولیه این دستگاه مستلزم آن است که به موازات کار با دستگاه‌های پیش‌ساخته و آماده به کار، پیشرفت در زمینه فناوری‌های ساخت حسگر‌ها و الگوریتم‌های خواب را نیز در دستور کار مؤسسه رایس قرار دهیم.»

این سیستم شامل سخت‌افزار‌های پوشیدنی است که طیف وسیعی از سیگنال‌های مغزی را دریافت کرده و با استفاده از الگوریتم‌های تازه طراحی شده، آن‌ها را پردازش می‌کنند. پس از این مرحله است که دستگاه‌های تنظیم‌کننده عصبی می‌توانند جریان مایعات را در مغز تحریک کنند.

 

سیگنال‌های مغز توسط مجموعه‌ای از حسگر‌های تعبیه شده بر روی کلاه جمع‌آوری می‌شوند و «الکترو اِنسِفالوگرافی» (EEG) وظیفه اندازه‌گیری فعالیت الکتریکی در مغز را ایفا می‌کند. در همین حین «رِئو اِنسِفالوگرافی» (REG) جریان خون را اندازه‌گیری می‌کند و حسگر‌های دیگری نیز در کلاه خواب به کار رفته‌اند که با استفاده از پالس‌های فراصوت، اندازه‌گیری جریان مایعات را انجام می‌دهند؛ در واقع نحوه کار به این صورت است که «سونوگرافی دوار» (OSG) پالس‌های فراصوت را از طریق حفره چشم ارسال می‌کند و به طور همزمان، «سونوگرافی داپلر فراجمجمه‌ای» (TCD) نیز همین پالس‌ها را از راه جمجمه ارسال می‌کند؛ به این ترتیب جریان مایعات مغزی را می‌توان با استفاده از روش «تحریک الکتریکی فراجمجمه‌ای» (TES) و پالس‌های متمرکز شده فراصوت ضعیف (LIFUP) پایش کرد.

گروه محققانی که در حال کار بر روی این سیستم هستند، معتقدند توسعه فناوری‌های سیار برای اندازه‌گیری و کنترل جریان مایعات مغزی نه‌تن‌ها به سربازان، بلکه به همه بیماران کمک کرده و درک ما از آنچه در طول خواب رخ می‌دهد را بهبود می‌بخشد. آینده این قبیل فناوری‌ها برای درمان اختلالات خواب بسیار امیدوارکننده به نظر می‌رسد.

فیدا شَیب (Fidaa Shaib)، استاد دانشکده پزشکی بایلور که نظارت بر آزمایش‌های ارزیابی خواب را برعهده دارد، می‌گوید: «در حالی که انسان‌ها تقریباً یک‌سوم از عمر خود را در خواب سپری می‌کنند، هنوز نظریه‌ای یکپارچه و منسجم در مورد نقش خواب و تأثیر آن بر عملکرد مغز انسان و بقاء ارائه نشده است.» وی اعتقاد دارد: «فناوری‌هایی که پاکسازی ضایعات مغزی را تسهیل می‌کنند و از ته‌نشین شدن آن‌ها در مغز جلوگیری می‌کنند، به طور مستقیم بر روی درمان بیماران مبتلا به اختلالات خواب تأثیرگذار هستند و می‌توانند به شکل ویژه در خصوص افرادی که در معرض ابتلا به بیماری‌های عصبی تخریبی مانند آلزایمر قرار دارند نیز نقش درمان‌گری داشته باشند.»