Piccoli cambiamenti nei livelli di sodio nel sangue possono influenzare l’eccitabilità del cervello umano

Piccoli cambiamenti nei livelli di sodio nel sangue possono influenzare l’eccitabilità del cervello umano

Anche all’interno di intervalli sani, piccole differenze nel sodio nel sangue sono state associate a cambiamenti misurabili nell’eccitabilità del cervello, fornendo nuove intuizioni su come la fisiologia sottile possa influenzare la funzione neuronale negli adulti sani.

In uno studio recentemente pubblicato sulla rivistaRapporti scientificiI ricercatori hanno esaminato la relazione tra i livelli di elettroliti nel sangue e l'eccitabilità corticale negli adulti sani. Lo studio ha confrontato i livelli di elettroliti plasmatici e i dati della soglia motoria a riposo (RMT) di 42 partecipanti e ha trovato una correlazione significativa tra i livelli di sodio plasmatico e le differenze interindividuali nella RMT.

In particolare, concentrazioni di sodio più basse entro il range fisiologico normale erano associate ad una maggiore eccitabilità corticale. Questi risultati suggeriscono che la precisa composizione ionica del sangue umano può essere associata a proprietà neurobiologiche stabili, sebbene i dati riflettano associazioni piuttosto che effetti causali.

Omeostasi degli elettroliti nella funzione cerebrale

La moderna ricerca neurobiologica presuppone che il cervello dei mammiferi, e quindi degli esseri umani, faccia affidamento su un delicato equilibrio di ioni carichi, in particolare sodio, calcio e potassio, che entrano ed escono dalle cellule per generare impulsi elettrici. Questo processo, chiamato omeostasi elettrolitica, è estremamente vitale, conservato evolutivamente e strettamente regolato.

Quando questo equilibrio è gravemente interrotto, come nell’iponatriemia, le conseguenze sono spesso fisiologicamente catastrofiche, comprese convulsioni e altre crisi neurologiche. Precedenti ricerche hanno stabilito limiti salutari per le concentrazioni di elettroliti ritenute sufficienti a mantenere l’eccitabilità corticale, e questi sono comunemente valutati utilizzando misurazioni neurofisiologiche indirette.

Nuove intuizioni dalla variabilità del range normale

Ricerche recenti mettono in discussione questa visione e suggeriscono che anche piccole fluttuazioni nelle concentrazioni di ioni tra gli individui possono influenzare l’apprendimento, la memoria e la suscettibilità alle malattie neurologiche. Precedenti tentativi di verificare questi effetti hanno prodotto risultati contrastanti, spesso a causa delle piccole dimensioni del campione, dei limiti metodologici e delle analisi esplorative non adeguatamente controllate.

Disegno dello studio e caratteristiche dei partecipanti

Lo scopo del presente studio era di determinare se le fluttuazioni dei livelli di elettroliti in individui sani sono associate a differenze nell'attività elettrica cerebrale. L'analisi era una valutazione secondaria e non specificata dei dati basali di 42 giovani adulti sani di età compresa tra 18 e 30 anni, originariamente raccolti come parte di uno studio randomizzato che esaminava gli effetti cognitivi della fampridina.

Misurazione degli elettroliti e valutazione TMS

Sono stati raccolti campioni di sangue per misurare le concentrazioni plasmatiche di sodio, cloruro, potassio, calcio e fosfato. L’eccitabilità corticale è stata valutata utilizzando la stimolazione magnetica transcranica, una tecnica non invasiva che induce piccole correnti elettriche nel cervello tramite una bobina magnetica posizionata sul cuoio capelluto.

La soglia motoria a riposo è stata calcolata stimolando la regione della corteccia motoria che controlla i muscoli della mano e regolando l'intensità della stimolazione fino al raggiungimento della forza minima richiesta per suscitare una risposta muscolare in almeno la metà delle prove. Valori RMT più bassi indicano una maggiore eccitabilità corticospinale, sebbene RMT rifletta fattori sia corticali che non corticali.

Associazioni sodio-specifiche con soglia motoria

Le analisi hanno rivelato una relazione statisticamente robusta tra i livelli plasmatici di sodio e l’eccitabilità corticale. È stata osservata una significativa correlazione positiva tra concentrazione di sodio e RMT, suggerendo che livelli di sodio più bassi erano associati a soglie motorie più basse e quindi a una maggiore eccitabilità.

Tutti i partecipanti avevano livelli di sodio compresi nell'intervallo di riferimento clinico standard compreso tra 136 e 143 mmol/L. Quando altri elettroliti sono stati esaminati singolarmente, non è stata osservata alcuna associazione significativa con RMT per cloruro, potassio, calcio o fosfato.

L’aggiustamento per età e sesso non ha modificato significativamente questi risultati, supportando la robustezza dell’associazione ma non implicando una relazione causale.

Interpretazione, meccanismi e ricerche future

Questi risultati forniscono prove preliminari che sottili differenze nella concentrazione di sodio nel sangue, anche all’interno del range normale, sono associate a differenze nella soglia motoria a riposo. La variazione stimata del potenziale di equilibrio del sodio in quest'area è dell'ordine di uno o due millivolt.

Gli autori propongono che un contenuto inferiore di sodio extracellulare possa influenzare leggermente l'elettrofisiologia della membrana influenzando la dinamica dei canali del sodio o la conduttanza dei tessuti, alterando così il campo magnetico effettivo durante la stimolazione.

Sono necessari studi futuri che includano la manipolazione sperimentale dei livelli di sodio, la modellazione individualizzata del campo elettrico e progetti longitudinali per determinare se i livelli di sodio influenzano direttamente l’eccitabilità corticale.

Fonti: