یک پوشیدنی برای یافتن اثرات کم خوابی روی مغز و بهبود آن

گیجی و عدم تمرکزی که پس از بی‌خوابی ایجاد می‌شود برای بسیاری از ما آشنا است. اما در هنگام خواب چه رخ می‌دهد که مغز را برای تلاش و فعالیت روز بعد آماده می‌سازد؟ برای درک اینکه مغز چگونه آلاینده‌های سوخت و ساز را دور می‌اندازد گروهی از دانشمندان ارتش دست به کار شدند و آزمایش‌هایی انجام دادند. آنان به دنبال ساخت یک سرپوش خواب بودند که نحوه دور ریختن پروتئین‌های مختل کننده حافظه را توسط مایعات مغز روشن کند.  در ادامه این نوشتار به توصیف دقیق‌تر وظایف این سرپوش خواب می‌پردازیم. با مجله فناوری‌های توان افزا و پوشیدنی همراه باشید.

سیستم glymphatic مغز و دور کردن مواد سمی از مغز

مایعات مغز

پژوهشی در سال ۲۰۱۹ اهمیت مایعی که با نام cerebrospinal fluid یا CSF و یا سیال-مغزی-نخاعی شناخته می‌شود را واکنش‌های شیمیایی مغز مشخص کرد. این پژوهش نشان دادکه پس از خواب CSF امواج مغزی را پاکسازی کرده و به اصطلاح شست و شو می‌دهد. در واقع CSF بخشی از سیستم glymphatic است که در سال ۲۰۱۲ کشف شد. این سیستم مشابه سیستم لنفیک توسط سلول‌های مغزی گلیال کنترل می‌شود. سیستم glymphatic بخش بزرگی از CSF را به صورت روزانه در مغز حرکت می‌دهد. یه این شکل پروتئین‌هایی با تاشدگی‌های اشتباه و سایر مواد زائد بیوشیمیایی را از مغز دور می‌کند.

دانشمندان در سال ۲۰۱۲ دریافتند که CSF توسط شریان‌های مغز در مغز پمپ می‌شود. به این صورت آن‌چه در کانال‌های اطراف رگ‌ها انباشه شده است توسط CSF پاکسازی می‌شود. یکی از پژوهشگران درگیر در این پژوهش پروفسور بهنام آژنگ از دانشگاه Rice است. وی در یک مقاله خبری عنوان کرد که : «هدف درک سیستم glymphatic و چیزی است که در هنگام کم خوابی در سربازان رخ می‌دهد. اگر اندازه‌گیری‌ها نشان دهد که این جریان مغزی کافی نیست، یک علامت خطر خواهیم داشت.»

پوشیدنی سرپوش خواب چگونه کار می کند؟

سرپوش خواب این پژوهشگران یک پوشیدنی سبک، قابل حمل و دارای قابلیت شبیه‌سازی سیال مغزی-نخاعی است. به این شکل آنان امیدوارند که اختلالات خواب را در لحظه شناسایی کنند.

سرپوش مورد نظر با استفاده از electroencephalogram  سیگنال‌ها را دریافت می‌کند. در واقع این وسیله فعالیت الکتریکی مغز، میزان جریان خون (rheoencephalography )، میزان حرکت چشم در کاسه چشم(orbital sonography) و سرعت خون در شریان‌های مغز(transcranial doppler) را اندازه‌گیری می‌کند. جریان این سیال با تحریک اعصاب مغز و امواج فراصوت متمرکز با شدت کم تحریک می‌شود.

پوشیدنی نهایی نهایتا می‌تواند چند سری دارده را به صورت همزمان جمع‌آوری کند و با الگوریتم‌های هوش مصنوعی یادگیری ماشین آنان را تحلیل کند.

مفاهیم مربوط به بی خوابی و کارکرد مغز پس از بی خوابی

در حالیکه مدیریت نادرست مواد زائد در مغز تبعاتی دارد، یکی از حوزه‌هایی که به صورت جدی از آن تاثیر می‌گیرد بیماری‌های زوال عصبی مانند آلزایمر است. برخی از این بیماری‌ها با انباشت پروتئین‌هایی با تاشدگی ناهنجار در مغز ایجاد می‌شوند که نهایتا سبب مسدود شدن و از بین رفتن شبکه عصبی مغز می‌شوند.

پتانسیل بالای سرپوش خواب برای کاربردهای عملی

یکی از خصوصیات مثبت سرپوش خواب پتانسیل بالای کاربرد آن است. در حال حاضر بهترین روش رصد سیال مغز MRI است. Paul Cherukuri مدیر اجرایی  Institute of Biosciences and Bioengineering و یکی از پژوهشگران این طرح در این مورد توضیح داد: « MRI چیزی نیست که به راحتی جابه‌جا شود ولی از ما درخواست شده است که یک پوشیدنی قابل حمل با توانایی اندازه‌گیری و تقویت امواج مغزی سربازان هنگام خواب طراحی کنیم که بازده آنان را بهبود دهد. هیچ‌کس قبلا چنین چیزی نساخته است. »

افزون بر موسسه مهندسی بیومکانیک و علوم زیستی دانشگاه Rice، پژوهشگران NeuroEngineering Initiative،  Houston Methodist Hospital و پژوهشگران  Baylor College of Medicine هم در این طرح سهیم هستند. مهندسان مسئول طراحی فناوری این پوشیدنی هستند و پزشکان این وسیله را روی داوطلبان آزمایش می‌کنند. احتمالا برای پیشبرد این طرح یک کمک هزینه چند ساله اختصاص خواهد یافت.

آلزایمر و دفع مواد زائد مغز

استاد کالج ‌Baylor با نام Fidaa Shaib که مسئول ارزیابی آزمایش‌ها نیز هست پتانسیل این طرح را این‌طور توضیح داد: « انسان‌ها در حدود یک سوم عمر خود را می‌خوابندو با این وجود یک نظریه واحد در مورد نقش خواب در زنده ماندن انسان وجود ندارد. فناوری کمکی برای دفع مواد زائد در مغز و جلوگیری از انباشت آن در مغز به بیمارانی که ناهنجاری‌های بی‌خوابی دارند یا در معرض زوال عصبی ناشی از آلزایمند کمک خواهد کرد.»

فراگیری ناهنجاری بیخوابی و کم خوابی

علاقه اصلی تامین کنندگان بودجه این طرح یافتن تاثیرات بی‌خوابی روی پرسنل ارتش است اما فواید این پژوهش می‌تواند فراتر از ارتش باشد. بر طبق مطالعات انجام شده تا کننون سی درصد افراد بالع از بی‌خوابی مضمن رنج می‌برند. این نرخ در سالمندان ۴۸ درصد است و زنان ۴۰ درصد بیش از مردان در معرض این اختلالات هستد. در حالیکه مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها در آمریکا(CDC) خواب روزانه ۷ ساعت را توصیه می‌کند، یافته‌ها نشان می‌دهدکه ۳۵ درصد بزرگسالان این مقدار نمی‌خوابند.  همچنین پژوهش‌ها نشان می‌دهد ۲۵ درصد کودکان در سن ۵ سالگی نیز از مشکلات خواب رنج می‌برند.

CDC در مورد تفاوت‌های مشکلات خواب گروه‌های مختلف جمعیت نیز توضیحاتی داده است. در حقیقت افراد بالای ۶۵ سال به صورت معمول کمتر از ۷ ساعت در روز می‌خوابند. افرادی که به صورت مضمن روزانه خواب کمتر از ۷ ساعت داشتند به طور خاص بومی جزایر هاوایی و اقیانوس اطلس (۴۶.۳ ساکنین این مناطق)، ساکنان غیر اسپانیولی و سیاه پوست (۴۵.۸ درصد)، ساکنان غیر اسپانیولی و چند نژادی (۴۴.۳ درصد) و سرخپوستان آمریکایی و بومیان آلاسکا (۴۰.۴) بودند. این آمار با الگوی کم‌خوابی نژاد سفید غیر اسپانیولی (۳۳.۴ درصد افراد شرکت کننده در آزمایش)، افراد اسپانیولی (۳۴.۵ درصد) و افراد آسیایی‌(۳۷.۵ درصد) مقایسه شد.

نتایج برخی پژوهش های مرتبط با بی خوابی

پژوهش‌های بسیاری نشان داده است که بی‌خوابی مضمن در میان اقلیت‌ها و قشر فقیر جامعه بیشتر است. دلایل این امر پیچیده است اما در پژوهشی در سال ۲۰۱۴  به صورت عمده به درآمد، اختلاف سطح آموزش، اجبار به کار کردن زیاد برای کسب مقدار درآمدی برابر اقشار متوسط و شرایط محیطی اشاره شده است.

کم‌خوابی با نرخ بالای بیماری‌های جدی در میان این اقشار مانند چاقی، دیابت، فشارخون بالا، انسداد شریان‌های قلبی، سکته و نرخ بالای مرگ و میر نیز مرتبط است.

اگر ناهنجاری خاصی را کنار بگذاریم باید گفت که بسیاری از ما در طول روز خواب‌آلود هستیم. در واقع یک نظرسنجی توسط بنیاد ملی خواب( National Sleep Foundation) در سال ۲۰۲۰ در آمریکا نشان داد که ۵۰ درصد شرکت‌کنندگان خواب‌آلودگی در طول روز را تجربه می‌کنند. این کم‌خوابی مسلما عواقبی دارد. ۵۲ درصد شرکت‌کنندگان در نظر سنجی از حساسیت بالای خود پس از خواب کم سخن گفتند و ۴۰ درصد افراد پس از کم خوابی تجربه سردرد داشتند.

شایان ذکر است که مشکلات کم‌خوابی در عین شایع بودن، جدی نیز هست. اگر پژوهش سرپوش خواب سبب کم شدن کم‌خوابی شرکت‌کنندگان در آزمایش شود، قشر عادی جامعه نیز از نتایج این پژوهش بهره خواهد برد.


شرکت Ottobock با تصاحب suitX به یک ارائه دهنده پیشرو در جهان اسکلت بیرونی تبدیل میشود
تبدیل لباس های معمولی به حسگرهای زیستی
U-M 1.7 میلیون دلار کمک مالی برای ساخت اسکلت بیرونی کاربری روزمره دریافت می کند


منبع: interestingengineering

«استفاده و بازنشر مطالب تنها با ذکر لینک منبع و نام (مجله فناوریهای توان افزا و پوشیدنی) مجاز است.»

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *