रेडी स्टेडी गो! वैज्ञानिक एक मस्तिष्क सर्किट की खोज करते हैं जो नियोजित गति के निष्पादन को ट्रिगर करता है

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। वैज्ञानिक पत्रिका सेल में प्रकाशित यह खोज मैक्स प्लैंक फ्लोरिडा इंस्टीट्यूट फॉर न्यूरोसाइंस, एचएचएमआई के जेनेलिया रिसर्च कैंपस, एलन इंस्टीट्यूट फॉर ब्रेन साइंस और अन्य के वैज्ञानिकों के सहयोग से हुई है। सह-प्रथम लेखक डॉ हिदेहिको इनागाकी और डॉ सुसु चेन और वरिष्ठ लेखक डॉ कारेल स्वोबोडा के नेतृत्व में, वैज्ञानिकों ने यह समझने के लिए निर्धारित किया कि हमारे पर्यावरण में संकेत नियोजित आंदोलन को कैसे ट्रिगर कर सकते हैं।

"मस्तिष्क एक ऑर्केस्ट्रा की तरह है," डॉ इनागाकी ने कहा। "एक सिम्फनी में, यंत्र अलग-अलग गति और समय के साथ विविध धुन बजाते हैं। इन ध्वनियों का समूह एक संगीत वाक्यांश को आकार देता है। इसी तरह, मस्तिष्क में न्यूरॉन्स विविध पैटर्न और समय के साथ सक्रिय होते हैं। न्यूरोनल गतिविधियों का समूह हमारे व्यवहार के विशिष्ट पहलुओं की मध्यस्थता करता है। ।"

उदाहरण के लिए, मोटर कॉर्टेक्स एक मस्तिष्क क्षेत्र है जो गति को नियंत्रित करता है। मोटर कॉर्टेक्स में गतिविधि पैटर्न आंदोलन के नियोजन और निष्पादन चरणों के बीच नाटकीय रूप से भिन्न होते हैं। आंदोलन को गति प्रदान करने के लिए इन पैटर्नों के बीच संक्रमण महत्वपूर्ण है। फिर भी, इस संक्रमण को नियंत्रित करने वाले मस्तिष्क क्षेत्र अज्ञात थे। "मस्तिष्क क्षेत्र कंडक्टर के रूप में कार्य करना चाहिए," डॉ इनागाकी ने वर्णन किया। "ऐसे क्षेत्र पर्यावरणीय संकेतों की निगरानी करते हैं और एक पैटर्न से दूसरे पैटर्न में न्यूरोनल गतिविधियों को व्यवस्थित करते हैं। कंडक्टर सुनिश्चित करता है कि योजनाओं को सही समय पर क्रिया में परिवर्तित किया जाता है।"

तंत्रिका सर्किट की पहचान करने के लिए जो नियोजित आंदोलन शुरू करने के लिए कंडक्टर के रूप में कार्य करता है, टीम ने एक साथ सैकड़ों न्यूरॉन्स की गतिविधि को रिकॉर्ड किया, जबकि एक माउस ने क्यू-ट्रिगर आंदोलन कार्य किया। इस कार्य में, चूहों को प्रशिक्षित किया गया था कि यदि मूंछों को छुआ जाए तो दाईं ओर चाटें या यदि मूंछें न छुएं तो बाईं ओर। यदि जानवर सही दिशा में चाटते हैं, तो उन्हें इनाम मिलता है। हालांकि, एक कैच था। जानवरों को एक स्वर, या "गो क्यू" बजाए जाने तक अपने आंदोलन में देरी करनी पड़ी। गो क्यू के बाद ही सही गतिविधियों को पुरस्कृत किया जाएगा। इसलिए, चूहे उस दिशा की एक योजना बनाए रखते हैं जो वे गो क्यू तक चाटेंगे और उसके बाद नियोजित चाटना निष्पादित करेंगे।

वैज्ञानिकों ने तब जटिल न्यूरोनल गतिविधि पैटर्न को व्यवहारिक कार्य के प्रासंगिक चरणों से जोड़ा। शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क की गतिविधि को गो क्यू के तुरंत बाद और मोटर योजना और निष्पादन के बीच स्विच के दौरान पाया। यह मस्तिष्क गतिविधि मिडब्रेन, थैलेमस और कॉर्टेक्स में न्यूरॉन्स के एक सर्किट से उत्पन्न हुई।

यह जांचने के लिए कि क्या यह सर्किट कंडक्टर के रूप में काम करता है, टीम ने ऑप्टोजेनेटिक्स का इस्तेमाल किया। इस दृष्टिकोण ने वैज्ञानिकों को प्रकाश का उपयोग करके इस सर्किट को सक्रिय या निष्क्रिय करने में सक्षम बनाया। व्यवहार कार्य के नियोजन चरण के दौरान इस सर्किट को सक्रिय करने से माउस की मस्तिष्क गतिविधि को मोटर योजना से निष्पादन में बदल दिया गया और माउस को चाटना पड़ा। दूसरी ओर, गो क्यू खेलते समय सर्किट को बंद करने से क्यूड मूवमेंट दब गया। चूहे मोटर योजना के चरण में ऐसे बने रहे जैसे कि उन्हें गो क्यू नहीं मिला हो।

डॉ इनागाकी और उनके सहयोगियों के इस काम ने पर्यावरणीय संकेतों के जवाब में गति को ट्रिगर करने के लिए महत्वपूर्ण तंत्रिका सर्किट की पहचान की। डॉ इनागाकी बताते हैं कि कैसे उनके निष्कर्ष व्यवहार नियंत्रण की सामान्यीकरण योग्य विशेषताओं को प्रदर्शित करते हैं। "हमें एक सर्किट मिला है जो मोटर कॉर्टेक्स की गतिविधि को मोटर प्लानिंग से उचित समय पर निष्पादन में बदल सकता है। यह हमें अंतर्दृष्टि देता है कि मस्तिष्क जटिल व्यवहार उत्पन्न करने के लिए न्यूरोनल गतिविधि को कैसे व्यवस्थित करता है। भविष्य का काम यह समझने पर ध्यान केंद्रित करेगा कि यह सर्किट कैसे है और अन्य कई मस्तिष्क क्षेत्रों में न्यूरोनल गतिविधि को पुनर्गठित करते हैं।"

मस्तिष्क कैसे कार्य करता है, यह समझने में इन मूलभूत प्रगति के अलावा, इस कार्य के महत्वपूर्ण नैदानिक ​​​​प्रभाव हैं। मोटर विकारों में, जैसे कि पार्किंसंस रोग, रोगियों को चलने में कठिनाई सहित, स्व-आरंभिक आंदोलन में कठिनाई का अनुभव होता है। हालांकि, आंदोलनों को ट्रिगर करने के लिए पर्यावरणीय संकेतों को जोड़ना, जैसे कि फर्श पर रेखाएं या श्रवण स्वर, रोगी की गतिशीलता में नाटकीय रूप से सुधार कर सकते हैं। विरोधाभासी किनेसिया के रूप में जानी जाने वाली यह घटना बताती है कि मस्तिष्क में विभिन्न तंत्रों को स्व-आरंभिक आंदोलन और क्यू-ट्रिगर आंदोलन के लिए भर्ती किया जाता है। क्यू-ट्रिगर आंदोलनों में शामिल मस्तिष्क नेटवर्क की खोज करना, जो पार्किंसंस रोग में अपेक्षाकृत बख्शा जाता है, उपचार को अनुकूलित करने में मदद कर सकता है।