Γιατί το λίθιο είναι καλό τόσο για τις μπαταρίες όσο και για τη διπολική διαταραχή;

Από τη δεκαετία του 1970, το λίθιο ήταν μια κοινή και αποτελεσματική θεραπεία για μανιοκαταθλιπτική ασθένεια, επίσης γνωστή ως διπολική διαταραχή. Αλλά το λίθιο είναι επίσης το κεντρικό συστατικό των ισχυρών σύγχρονων μπαταριών που χρησιμοποιούνται σε όλα, από κινητά τηλέφωνα έως ηλεκτρικά αυτοκίνητα όπως το Teslas. Τι κάνει το λίθιο αποτελεσματικό για τόσο διαφορετικούς σκοπούς;

ο φιλοσοφία της επιστήμης αναγνωρίζει όλο και περισσότερο ότι πολλές σημαντικές εξηγήσεις επικαλούνται μηχανισμούς, οι οποίοι είναι συνδυασμοί συνδεδεμένων μερών των οποίων οι αλληλεπιδράσεις προκαλούν τακτικές αλλαγές. Για παράδειγμα, νευροεπιστήμη εξηγεί πώς λειτουργούν οι εγκέφαλοι αναγνωρίζοντας πώς οι νευρώνες (μέρη) που συνδέονται με συνάψεις (συνδέσεις) διεγείρουν και αναστέλλουν την αλληλεπίδραση του άλλου (αλληλεπιδράσεις). Παρομοίως, μπορούμε να διερευνήσουμε τους μηχανισμούς που κάνουν το λίθιο καλό για τις μπαταρίες και τους μηχανισμούς που επιτρέπουν στο λίθιο να επηρεάσει τον εγκέφαλο με τρόπους που μειώνουν την εμφάνιση μανιακά επεισόδια.

Μετά το υδρογόνο και το ήλιο, το λίθιο είναι το τρίτο απλούστερο στοιχείο, που περιέχει μόνο τρία πρωτόνια και τρία ηλεκτρόνια. Οι ατομικοί μηχανισμοί είναι καλά κατανοητοί, όπως η λειτουργία της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης που κρατά τα ηλεκτρόνια προσελκυσμένα στα πρωτόνια και την ισχυρή δύναμη που κρατά τα πρωτόνια μαζί. Οι μοριακοί μηχανισμοί είναι επίσης καλά κατανοητοί, όπως ο τρόπος με τον οποίο το λίθιο μπορεί να συνδυαστεί με τον άνθρακα για να σχηματίσει ανθρακικό λίθιο, την τυπική ουσία που δίνεται στα άτομα για διπολική διαταραχή.

Το λίθιο είναι καλό για μπαταρίες για τρεις βασικούς λόγους. Πρώτον, είναι πολύ αντιδραστικό επειδή χάνει εύκολα το εξώτερο ηλεκτρόνιο του, καθιστώντας εύκολο να ρέει ρεύμα μέσω μιας μπαταρίας. Δεύτερον, το λίθιο είναι πολύ ελαφρύτερο από άλλα μέταλλα που χρησιμοποιούνται σε μπαταρίες, όπως ο μόλυβδος, το οποίο είναι σημαντικό για μικρά αντικείμενα όπως τηλέφωνα αλλά και για αυτοκίνητα που απαιτούν πολλές μπαταρίες. Τρίτον, οι μπαταρίες ιόντων λιθίου είναι επαναφορτιζόμενες, επειδή τα ιόντα λιθίου και τα ηλεκτρόνια μετακινούνται εύκολα πίσω σε αρνητικά ηλεκτρόδια.

Είναι πιο δύσκολο να προσδιοριστούν οι μηχανισμοί που εξηγούν γιατί το λίθιο βοηθά άτομα με διπολική διαταραχή. Το ηρεμιστικό αποτέλεσμα του λιθίου ανακαλύφθηκε κατά λάθος τη δεκαετία του 1940, αλλά η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της ήταν αργή. Σύμφωνα με ένα πρόσφατο κριτική από τον Flavio Guzman, το λίθιο βοηθά τον εγκέφαλο με τρεις τρόπους. Πρώτον, βοηθά στην προστασία ορισμένων περιοχών του εγκεφάλου που είναι σημαντικές για τη συναισθηματική λειτουργία, διατηρώντας την γκρίζα ύλη σε περιοχές όπως ο κοιλιακός προμετωπιαίος φλοιός. Δεύτερον, το λίθιο επηρεάζει τη λειτουργία των νευροδιαβιβαστών με επιθυμητούς τρόπους για να αποθαρρύνει τη μανία, μειώνοντας ντοπαμίνη και διέγερση νορεπινεφρίνης και αύξηση της αναστολής του GABA. Τρίτον, το λίθιο ρυθμίζει τα κυτταρικά συστήματα σηματοδότησης επηρεάζοντας σημαντικές χημικές ουσίες του εγκεφάλου όπως AC / cAMP και BDNF. Το λίθιο αναστέλλει τη λειτουργία του AC / cAMP μέσω ανταγωνισμός με μαγνήσιο, αλλά δεν έχω βρει καμία επιστημονική συναίνεση για το πώς το λίθιο επηρεάζει τους νευροδιαβιβαστές όπως η ντοπαμίνη και το GABA και πώς έχει ευρύτερα αποτελέσματα σε ολόκληρες περιοχές του εγκεφάλου.

Η αντίθεση μεταξύ του βαθμού κατανόησης του λιθίου στις μπαταρίες έναντι του λιθίου στη διπολική διαταραχή αποκαλύπτει σημαντικά χαρακτηριστικά της μηχανιστικής εξήγησης. Οι μηχανιστικές εξηγήσεις δεν πρέπει πάντα να είναι αναγωγικές, πηγαίνοντας μέχρι το πιο θεμελιώδες επίπεδο. Η μείωση λειτουργεί καλά για τις μπαταρίες, όπου η δομή πρωτονίων-ηλεκτρονίων του λιθίου μεταφράζεται γρήγορα στα επιθυμητά χαρακτηριστικά των μπαταριών λιθίου, όπως η αντιδραστικότητα και το βάρος. Αντίθετα, όπως είναι συνηθισμένο στις ιατρικές εξηγήσεις, χρειάστηκαν δεκαετίες για να εμβαθύνουν τις μηχανιστικές εξηγήσεις για την επιτυχία της θεραπείας λιθίου για τη διπολική διαταραχή.

Οι μηχανικές εξηγήσεις δεν πρέπει να έρχονται ταυτόχρονα, αλλά μπορούν να αναπτυχθούν σταδιακά καθώς γίνονται πιο γνωστά τα μέρη και οι αλληλεπιδράσεις που λειτουργούν για να παράγουν πολύπλοκα αποτελέσματα.