Små endringer i natriumnivået i blodet kan påvirke eksitabiliteten til den menneskelige hjernen

Små endringer i natriumnivået i blodet kan påvirke eksitabiliteten til den menneskelige hjernen

Selv innenfor sunne områder var små forskjeller i blodnatrium assosiert med målbare endringer i hjernens eksitabilitet, noe som ga ny innsikt i hvordan subtil fysiologi kan påvirke neuronal funksjon hos friske voksne.

I en studie nylig publisert i tidsskriftetVitenskapelige rapporterForskere undersøkte forholdet mellom elektrolyttnivåer i blodet og kortikal eksitabilitet hos friske voksne. Studien sammenlignet plasmaelektrolyttnivåer og hvilemotorterskel (RMT) data fra 42 deltakere og fant en signifikant korrelasjon mellom plasmanatriumnivåer og interindividuelle forskjeller i RMT.

Spesielt var lavere natriumkonsentrasjoner innenfor det normale fysiologiske området assosiert med økt kortikal eksitabilitet. Disse resultatene tyder på at den nøyaktige ioniske sammensetningen av humant blod kan være assosiert med stabile nevrobiologiske egenskaper, selv om dataene gjenspeiler assosiasjoner snarere enn årsakseffekter.

Elektrolytthomeostase i hjernefunksjon

Moderne nevrobiologisk forskning antar at hjernen til pattedyr, og derfor mennesker, er avhengig av en delikat balanse av ladede ioner, spesielt natrium, kalsium og kalium, som beveger seg inn og ut av cellene for å generere elektriske impulser. Denne prosessen, kalt elektrolytthomeostase, er ekstremt viktig, evolusjonært bevart og tett regulert.

Når denne balansen er alvorlig forstyrret, som ved hyponatremi, er konsekvensene ofte fysiologisk katastrofale, inkludert anfall og andre nevrologiske kriser. Tidligere forskning har etablert sunne grenser for elektrolyttkonsentrasjoner som antas å være tilstrekkelige til å opprettholde kortikal eksitabilitet, og disse blir ofte vurdert ved hjelp av indirekte nevrofysiologiske målinger.

Ny innsikt fra variasjon i normal rekkevidde

Nyere forskning utfordrer dette synet og antyder at selv små svingninger i ionekonsentrasjoner mellom individer kan påvirke læring, hukommelse og mottakelighet for nevrologiske sykdommer. Tidligere forsøk på å verifisere disse effektene har gitt motstridende resultater, ofte på grunn av små prøvestørrelser, metodiske begrensninger og utilstrekkelig kontrollerte utforskende analyser.

Studiedesign og deltakeregenskaper

Målet med denne studien var å finne ut om svingninger i elektrolyttnivåer hos friske individer er assosiert med forskjeller i hjernens elektriske aktivitet. Analysen var en sekundær, uspesifisert evaluering av baseline-data fra 42 friske unge voksne i alderen 18 til 30 år, opprinnelig samlet inn som en del av en randomisert studie som undersøkte de kognitive effektene av fampridin.

Elektrolyttmåling og TMS-vurdering

Blodprøver ble samlet for å måle plasmakonsentrasjoner av natrium, klorid, kalium, kalsium og fosfat. Kortikal eksitabilitet ble vurdert ved bruk av transkraniell magnetisk stimulering, en ikke-invasiv teknikk som induserer små elektriske strømmer i hjernen via en magnetisk spole plassert over hodebunnen.

Den hvilende motoriske terskelen ble beregnet ved å stimulere den motoriske cortex-regionen som kontrollerer håndmusklene og justere stimuleringsintensiteten til minimumskraften som kreves for å fremkalle en muskelrespons på minst halvparten av forsøkene, ble nådd. Lavere RMT-verdier indikerer større kortikospinal eksitabilitet, selv om RMT reflekterer både kortikale og ikke-kortikale faktorer.

Natriumspesifikke assosiasjoner med motorisk terskel

Analyser avdekket et statistisk robust forhold mellom plasmanatriumnivåer og kortikal eksitabilitet. En signifikant positiv korrelasjon ble observert mellom natriumkonsentrasjon og RMT, noe som tyder på at lavere natriumnivåer var assosiert med lavere motoriske terskler og derfor høyere eksitabilitet.

Alle deltakerne hadde natriumnivåer innenfor standard klinisk referanseområde på 136 til 143 mmol/L. Når andre elektrolytter ble undersøkt individuelt, ble ingen signifikante assosiasjoner med RMT observert for klorid, kalium, kalsium eller fosfat.

Justering for alder og kjønn endret ikke disse resultatene signifikant, og støttet robustheten til assosiasjonen, men antydet ikke en årsakssammenheng.

Tolkning, mekanismer og fremtidig forskning

Disse resultatene gir foreløpige bevis på at subtile forskjeller i natriumkonsentrasjon i blodet, selv innenfor normalområdet, er assosiert med forskjeller i hvilemotorterskel. Den estimerte endringen i natriumlikevektspotensialet i dette området er i størrelsesorden en til to millivolt.

Forfatterne foreslår at lavere ekstracellulært natriuminnhold kan subtilt påvirke membranelektrofysiologi ved å påvirke natriumkanaldynamikk eller vevsledningsevne, og dermed endre det effektive magnetfeltet under stimulering.

Fremtidige studier som inkluderer eksperimentell manipulering av natriumnivåer, individualisert elektrisk feltmodellering og langsgående design er nødvendig for å avgjøre om natriumnivåer direkte påvirker kortikal eksitabilitet.

Kilder: