Små förändringar i blodets natriumnivåer kan påverka den mänskliga hjärnans excitabilitet

Små förändringar i blodets natriumnivåer kan påverka den mänskliga hjärnans excitabilitet

Även inom friska områden var små skillnader i blodnatrium förknippade med mätbara förändringar i hjärnans excitabilitet, vilket ger nya insikter om hur subtil fysiologi kan påverka neuronal funktion hos friska vuxna.

I en studie som nyligen publicerats i tidskriftenVetenskapliga rapporterForskare undersökte sambandet mellan elektrolytnivåer i blodet och kortikal excitabilitet hos friska vuxna. Studien jämförde plasmaelektrolytnivåer och vilomotortröskel (RMT) data från 42 deltagare och fann en signifikant korrelation mellan plasmanatriumnivåer och interindividuella skillnader i RMT.

I synnerhet var lägre natriumkoncentrationer inom det normala fysiologiska intervallet associerade med ökad kortikal excitabilitet. Dessa resultat tyder på att den exakta jonsammansättningen av humant blod kan vara associerad med stabila neurobiologiska egenskaper, även om data speglar associationer snarare än orsakseffekter.

Elektrolythomeostas i hjärnans funktion

Modern neurobiologisk forskning antar att hjärnan hos däggdjur, och därför människor, förlitar sig på en känslig balans av laddade joner, särskilt natrium, kalcium och kalium, som rör sig in och ut ur cellerna för att generera elektriska impulser. Denna process, som kallas elektrolythomeostas, är extremt viktig, evolutionärt bevarad och hårt reglerad.

När denna balans är allvarligt störd, som vid hyponatremi, är konsekvenserna ofta fysiologiskt katastrofala, inklusive anfall och andra neurologiska kriser. Tidigare forskning har fastställt hälsosamma gränser för elektrolytkoncentrationer som anses vara tillräckliga för att upprätthålla kortikal excitabilitet, och dessa bedöms vanligtvis med indirekta neurofysiologiska mätningar.

Nya insikter från normal intervallvariation

Ny forskning utmanar denna uppfattning och tyder på att även små fluktuationer i jonkoncentrationer mellan individer kan påverka inlärning, minne och mottaglighet för neurologiska sjukdomar. Tidigare försök att verifiera dessa effekter har gett motstridiga resultat, ofta på grund av små provstorlekar, metodologiska begränsningar och otillräckligt kontrollerade explorativa analyser.

Studiedesign och deltagaregenskaper

Syftet med denna studie var att fastställa om fluktuationer i elektrolytnivåer hos friska individer är associerade med skillnader i hjärnans elektriska aktivitet. Analysen var en sekundär, ospecificerad utvärdering av baslinjedata från 42 friska unga vuxna i åldern 18 till 30 år, ursprungligen insamlade som en del av en randomiserad studie som undersökte de kognitiva effekterna av fampridin.

Elektrolytmätning och TMS-bedömning

Blodprover togs för att mäta plasmakoncentrationer av natrium, klorid, kalium, kalcium och fosfat. Kortikal excitabilitet bedömdes med hjälp av transkraniell magnetisk stimulering, en icke-invasiv teknik som inducerar små elektriska strömmar i hjärnan via en magnetisk spole placerad över hårbotten.

Den vilomotoriska tröskeln beräknades genom att stimulera den motoriska cortexregionen som styr handmusklerna och justera stimuleringsintensiteten tills den minsta kraft som krävs för att framkalla ett muskelsvar på minst hälften av försöken uppnåddes. Lägre RMT-värden indikerar större kortikospinal excitabilitet, även om RMT återspeglar både kortikala och icke-kortikala faktorer.

Natriumspecifika associationer med motorisk tröskel

Analyser visade ett statistiskt robust samband mellan plasmanatriumnivåer och kortikal excitabilitet. En signifikant positiv korrelation observerades mellan natriumkoncentration och RMT, vilket tyder på att lägre natriumnivåer var associerade med lägre motoriska trösklar och därför högre excitabilitet.

Alla deltagare hade natriumnivåer inom det vanliga kliniska referensintervallet på 136 till 143 mmol/L. När andra elektrolyter undersöktes individuellt, observerades inga signifikanta samband med RMT för klorid, kalium, kalcium eller fosfat.

Justering för ålder och kön förändrade inte dessa resultat signifikant, vilket stödde sambandets robusthet men antydde inte ett orsakssamband.

Tolkning, mekanismer och framtida forskning

Dessa resultat ger preliminära bevis för att subtila skillnader i blodets natriumkoncentration, även inom det normala området, är associerade med skillnader i vilomotortröskel. Den uppskattade förändringen i natriumjämviktspotential i detta område är i storleksordningen en till två millivolt.

Författarna föreslår att lägre extracellulärt natriuminnehåll subtilt kan påverka membranelektrofysiologi genom att påverka natriumkanaldynamik eller vävnadskonduktans, och därigenom förändra det effektiva magnetfältet under stimulering.

Framtida studier som inkluderar experimentell manipulation av natriumnivåer, individualiserad elektrisk fältmodellering och longitudinella konstruktioner behövs för att avgöra om natriumnivåer direkt påverkar kortikal excitabilitet.

Källor: