Små ændringer i blodets natriumniveauer kan påvirke den menneskelige hjernes excitabilitet

Små ændringer i blodets natriumniveauer kan påvirke den menneskelige hjernes excitabilitet

Selv inden for sunde områder var små forskelle i blodnatrium forbundet med målbare ændringer i hjernens excitabilitet, hvilket giver ny indsigt i, hvordan subtil fysiologi kan påvirke neuronal funktion hos raske voksne.

I en undersøgelse for nylig offentliggjort i tidsskriftetVidenskabelige rapporterForskere undersøgte forholdet mellem blodelektrolytniveauer og kortikal excitabilitet hos raske voksne. Undersøgelsen sammenlignede plasmaelektrolytniveauer og hvilemotortærskel (RMT) data fra 42 deltagere og fandt en signifikant sammenhæng mellem plasmanatriumniveauer og interindividuelle forskelle i RMT.

Især var lavere natriumkoncentrationer inden for det normale fysiologiske område forbundet med øget kortikal excitabilitet. Disse resultater tyder på, at den præcise ioniske sammensætning af humant blod kan være forbundet med stabile neurobiologiske egenskaber, selvom dataene afspejler associationer snarere end kausale virkninger.

Elektrolythomeostase i hjernens funktion

Moderne neurobiologisk forskning antager, at hjernen hos pattedyr, og derfor mennesker, er afhængig af en delikat balance af ladede ioner, især natrium, calcium og kalium, der bevæger sig ind og ud af celler for at generere elektriske impulser. Denne proces, kaldet elektrolythomeostase, er ekstremt vital, evolutionært bevaret og stramt reguleret.

Når denne balance er alvorligt forstyrret, som ved hyponatriæmi, er konsekvenserne ofte fysiologisk katastrofale, herunder anfald og andre neurologiske kriser. Tidligere forskning har etableret sunde grænser for elektrolytkoncentrationer, der menes at være tilstrækkelige til at opretholde kortikal excitabilitet, og disse vurderes almindeligvis ved hjælp af indirekte neurofysiologiske målinger.

Ny indsigt fra normal rækkeviddevariabilitet

Nyere forskning udfordrer dette synspunkt og tyder på, at selv små udsving i ionkoncentrationer mellem individer kan påvirke indlæring, hukommelse og modtagelighed for neurologiske sygdomme. Tidligere forsøg på at verificere disse effekter har givet modstridende resultater, ofte på grund af små prøvestørrelser, metodiske begrænsninger og utilstrækkeligt kontrollerede eksplorative analyser.

Studiedesign og deltagerkarakteristika

Formålet med denne undersøgelse var at bestemme, om udsving i elektrolytniveauer hos raske individer er forbundet med forskelle i hjernens elektriske aktivitet. Analysen var en sekundær, uspecificeret evaluering af baseline-data fra 42 raske unge voksne i alderen 18 til 30 år, oprindeligt indsamlet som en del af et randomiseret forsøg, der undersøgte de kognitive virkninger af fampridin.

Elektrolytmåling og TMS vurdering

Blodprøver blev indsamlet for at måle plasmakoncentrationer af natrium, chlorid, kalium, calcium og fosfat. Kortikal excitabilitet blev vurderet ved hjælp af transkraniel magnetisk stimulation, en ikke-invasiv teknik, der inducerer små elektriske strømme i hjernen via en magnetisk spole placeret over hovedbunden.

Den hvilende motoriske tærskel blev beregnet ved at stimulere den motoriske cortex-region, der styrer håndmusklerne, og justere stimulationsintensiteten, indtil den minimale kraft, der kræves for at fremkalde en muskelreaktion på mindst halvdelen af ​​forsøgene, blev nået. Lavere RMT-værdier indikerer større corticospinal excitabilitet, selvom RMT afspejler både kortikale og ikke-kortikale faktorer.

Natrium-specifikke associationer med motorisk tærskel

Analyser afslørede et statistisk robust forhold mellem plasmanatriumniveauer og kortikal excitabilitet. En signifikant positiv korrelation blev observeret mellem natriumkoncentration og RMT, hvilket tyder på, at lavere natriumniveauer var forbundet med lavere motoriske tærskler og derfor højere excitabilitet.

Alle deltagere havde natriumniveauer inden for det kliniske standardreferenceområde på 136 til 143 mmol/L. Når andre elektrolytter blev undersøgt individuelt, blev der ikke observeret nogen signifikant sammenhæng med RMT for chlorid, kalium, calcium eller fosfat.

Justering for alder og køn ændrede ikke signifikant disse resultater, hvilket understøttede sammenhængens robusthed, men antydede ikke en årsagssammenhæng.

Fortolkning, mekanismer og fremtidig forskning

Disse resultater giver foreløbige beviser for, at subtile forskelle i blodets natriumkoncentration, selv inden for det normale område, er forbundet med forskelle i hvilende motoriske tærskelværdier. Den estimerede ændring i natriumligevægtspotentiale i dette område er i størrelsesordenen en til to millivolt.

Forfatterne foreslår, at lavere ekstracellulært natriumindhold subtilt kan påvirke membranelektrofysiologien ved at påvirke natriumkanaldynamik eller vævsledningsevne og derved ændre det effektive magnetfelt under stimulering.

Fremtidige undersøgelser, der inkluderer eksperimentel manipulation af natriumniveauer, individualiseret elektrisk feltmodellering og longitudinelle design er nødvendige for at bestemme, om natriumniveauer direkte påvirker kortikal excitabilitet.

Kilder: