$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
חקר ליקויים קוגניטיביים במהלך התפתחות המוח מתמודד עם אתגרים משמעותיים בשל האופי הדינמי של התפתחות נוירולוגית, אילוצים מתודולוגיים ומחסומים הקשריים. התפתחות המוח כרוכה בשינויים מהירים ולא ליניאריים, המסבכים את זיהוי הליקויים במהלך חלונות קריטיים 1,2. במסגרות דלות משאבים, חסמים כמו אוריינות מטפלים, גיוון לשוני וגישה מוגבלת לכלים מיוחדים (למשל, MRI) מעכבים סינון מוקדם1. שונות אינדיבידואלית בהתבגרות המוח מקשה על הבחנה בין סטיות פתולוגיות להתפתחות טיפוסית 2,3. מצבים כמו תסמונת דאון מציגים שינוי בהתפתחות קליפת המוח, אך גודל מדגם קטן ונתונים היסטולוגיים נדירים מגבילים תובנות מכניסטיות4. הפרעות נוירו-התפתחותיות (למשל, ASD, ADHD) מתרחשות לעתים קרובות במקביל לחרדה או דיכאון, מה שמבלבל את ההערכות הקוגניטיביות5. ליקויי תקשורת חמורים באוכלוסיות מסוימות מגבילים את השימוש במבחנים סטנדרטיים6. תכונות אלה מובילות למספר בעיות עיצוב מחקר. ואכן, רוב המחקרים משתמשים בעיצובי חתך, ואינם מצליחים למדל שינויים בתוך הפרט לאורך זמן. יש הסתמכות יתר על אוכלוסיות מערביות ומשכילות (מדגמים "מוזרים")7. מחקר תסמונת דאון סובל מדגימות מוח קטנות לאחר המוות ובקרות לא מספקות בהתאמה לגיל4. כלי הערכה רגעיים אקולוגיים מתקשים להסביר משתנים הקשריים המשפיעים על הביצועים הקוגניטיביים היומיומיים5.
הפונקציות החשובות ביותר במוח החיה והאדם כוללות למידה וזיכרון, שהם מרכזיים להתפתחות האנושית ולחיים בכלל. מוחם של תינוקות נמצא בשלב ההתפתחותי ופגיע לגורמים חיצוניים כמו תרופות והרדמה 9,10. הנזק שנגרם על ידי חומרי הרדמה לתפקוד הזיכרון של תינוקות הוא נושא מחקר קליני מכריע ואף יכול לעכב טיפולים מיטביים לחולים ילדים בשל חוסר היכולת לבצע הרדמה11. להפרעות בתפקוד הקוגניטיבי הקשורות להרדמה (או הפרעה בתפקוד הקוגניטיבי לאחר הניתוח, POCD) עשויות להיות השלכות ארוכות טווח על תינוקותבני 12. שאיפת סבופלורן יכולה להשפיע על תפקודי הזיכרון אצל תינוקות13,14, אך הרדמה מסורתית מאמינה כי נזק מוחי בתינוקות נגרם בעיקר על ידי היפוקסיה מוחית במהלך ההרדמה, במיוחד בהרדמה כללית10. לכן, כל עוד אין היפוקסיה לטווח קצר או ארוך במוח, יש להפחית את הסיכון לפגיעה במערכת העצבים המרכזית אצל תינוקות11. ובכל זאת, ההבנה של POCD נותרה תת-אופטימלית. תינוקות הזקוקים לניתוח יזדקקו להרדמה, וידע טוב יותר על המסלולים המעורבים יכול לסייע בתכנון אסטרטגיות הרדמה שימזערו את הסיכון ל-POCD.
מחקר שכלל מטופלים מבוגרים שעברו ניתוחים שאינם לבביים גילה כי כמעט 25% מהמטופלים חוו POCD תוך שבוע לאחר הניתוח, והשיעור ירד מתחת ל-10% לאחר 3 חודשים, בעוד שקבוצת הביקורת הראתה שיעורי POCD של 3.4% ו-2.8%15. המחקר גם הצביע על כך שרוב מקרי ה-POCD היו הפיכים, כאשר רק מספר קטן של חולים חוו POCD15 ממושך או קבוע. במערכת העצבים המרכזית, גלוטמט היא חומצת האמינו המעוררת הנפוצה ביותר16. קולטן N-methyl-D-aspartate (NMDAR) חיוני לאינדוקציה ותחזוקה של חיזוק לטווח ארוך (LTP) ודיכאון ארוך טווח (LTD)17. מחקר על עכברים הראה כי פלסטיות סינפטית מעוררת משפיעה ישירות על התפתחות תפקוד המוח18, כאשר הפעלת NMDAR וזרם סידן חשובים במיוחד19,20. לפעילות NMDAR משופרת יש השלכות משמעותיות על השראת צמיחה סינפטית ופלסטיות19,20. לכן, רמה גבוהה יותר של חסימת NMDAR על ידי אנטגוניסטים של NMDAR (למשל, סבופלורן) אמורה לגרום ליכולות למידה וזיכרון נמוכות יותר21. בעוד שההשפעות של סבופלורן על למידה וזיכרון במוח של מבוגרים לא הגיעו למסקנה ברורה22,23, סבופלורן משמש בדרך כלל להרדמה בניתוחי ילדים14. כאנטגוניסט לא תחרותי של NMDAR, סבופלורן יכול להשפיע באופן משמעותי על תפקודי הלמידה והזיכרון של המוח 11,13,14,23,24. עם זאת, מלבד NMDAR, מסלולים וחלבונים אחרים מעורבים בלמידה ובזיכרון, ומנגנוני ויסות הזיכרון הכוללים חלבון קושר אלמנט של תגובת cAMP זרחנית (p-CREB) וגנים מוקדמים מיידיים c-fos הופכים ברורים יותר 25,26,27, אך עדיין דורשים הבנה טובה יותר למתן הרדמה אופטימלית בתינוקות וילדים.
בהתבסס על מסגרות תיאורטיות אלה, המחקר הנוכחי חקר גישה מתודולוגית משולבת שניתן להשתמש בה כדי לחקור ליקויים קוגניטיביים במוח המתפתח הנגרמים על ידי סבופלורן, בהתבסס על זיכרון וביטוי p-CREB ו-c-fos בנוירונים בהיפוקמפוס דרך מסלול האיתות NMDAR/p-CREB/c-fos בחולדות צעירות. התוצאות עשויות לעזור לשפר את ההבנה שלנו לגבי POCD ופגיעה בזיכרון לאחר הרדמה כללית. מחקר זה השתמש בחולדות בנות 21 יום מכיוון שהן רק נגמלו והיה להן משקל גוף ומצב פיזיולוגי אחיד מאוד, המתאים לגיל ההתבגרות המוקדם בבני אדם. בשל הנוירופלסטיות המוגברת והפגיעות שלהם במהלך תקופה התפתחותית קריטית זו, הם יכולים למדל ביעילות את הליקויים הקוגניטיביים הנגרמים על ידי ניתוח או הרדמה במוח הלא בוגר28,29. זה הופך אותם למתאימים במיוחד לחקר הסיכונים הנוירו-קוגניטיביים הקשורים לניתוחי ילדים ולבחינת אסטרטגיות התערבות פוטנציאליות. מבוך ה-Y הוא שיטה נפוצה להערכת למידה וזיכרון30. אימונוהיסטוכימיה משמשת בדרך כלל לחקר נוירונים וחלבונים עצביים שונים.