science| अद्भुत नई तकनीक अल्जाइमर के मस्तिष्क में हर स्तर पर होने वाले बदलावों को एक साथ दर्शाती है

science| शोधकर्ताओं को अब खंडित छवियों के एक पैचवर्क के रूप में एक एकल मानव मस्तिष्क का अध्ययन करने या बड़ी संरचनाओं के दूर के, पिक्सेलयुक्त दृश्य के रूप में अध्ययन करने के बीच चयन करने की आवश्यकता नहीं होगी। एक अमेरिकी टीम द्वारा विकसित एक नया इमेजिंग प्लेटफॉर्म इसके बजाय मस्तिष्क की कोशिकाओं, उनके कनेक्शन और सामग्री के बारीक विवरणों को मस्तिष्क के समग्र आर्किटेक्चर को बनाए रखने वाले न्यूरॉन्स के पूरे नेटवर्क के मस्तिष्क-व्यापी मानचित्रों Maps के साथ सहजता से जोड़ता है। मस्तिष्क जीव विज्ञान के ये तत्व अलग-अलग पैमानों पर मौजूद हैं, सिनेप्स के नैनोमीटर आकार के अंतराल से लेकर सेंटीमीटर लंबे मस्तिष्क क्षेत्रों तक, जिनके विश्लेषण के लिए अब तक विभिन्न प्लेटफार्मों पर विभिन्न तकनीकों का उपयोग करके कई दिमागों से कई नमूनों की आवश्यकता होती थी। मानव ऊतक पर अपने पहले प्रदर्शित उपयोग में, दो पूरे मस्तिष्क की इमेजिंग करते हुए, प्लेटफॉर्म ने अल्जाइमर रोग से पीड़ित एक व्यक्ति के मस्तिष्क में सबसे पहले, एक अभिनव उपकरण मस्तिष्क के ऊतकों को खंडों में काटता है। यह घर्षण से बचने के लिए सावधानीपूर्वक ट्यून किए गए कंपन का उपयोग करता है, कोशिकाओं Cells को उनके कनेक्शन को विस्थापित किए बिना अविश्वसनीय रूप से पतले स्लाइस के रूप में साफ-सुथरा रूप से अलग करता है। फिर एक रासायनिक तकनीक उन ऊतक खंडों को एंटीबॉडी टैगिंग और प्रोटीन और अन्य आंतरिक चीजों की उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग के लिए एक लचीले, विस्तार योग्य ऊतक-हाइड्रोजेल में बदल देती है। अंत में, एक कम्प्यूटेशनल टूल कटे हुए ऊतकों को वापस एक साथ 'सिलता' है और व्यक्तिगत कोशिकाओं के बीच कनेक्शन को मैप करता है। एकल मस्तिष्क कोशिकाओं के उन 'प्रोजेक्टोम' को तब प्रत्येक कोशिका में व्यक्त अणुओं को कैप्चर करने वाले प्रोफाइल के साथ एकीकृत किया जा सकता है। मस्तिष्क ऊतक की छवियाँ

नियंत्रण और अल्जाइमर alzheimer's मस्तिष्क के नमूनों के ऑर्बिटोफ्रंटल कॉर्टेक्स की तुलना: लेबलिंग के दूसरे दौर में अल्जाइमर के नमूने (नीचे की पंक्ति) में बहुत अधिक एमिलॉयड बीटा दिखाई देता है। राउंड 5 में फॉस्फोराइलेटेड ताऊ के लिए भी यही सच है। (चुंग लैब/एमआईटी) "हमें इन सभी विभिन्न कार्यात्मक घटकों को देखने में सक्षम होना चाहिए - कोशिकाएं, उनकी आकृति विज्ञान और उनकी कनेक्टिविटी, उप-कोशिकीय वास्तुकला, और उनके व्यक्तिगत सिनैप्टिक कनेक्शन - आदर्श रूप से एक ही मस्तिष्क के भीतर" पूरे मस्तिष्क की तुलना करने और व्यक्तिगत अंतर खोजने में सक्षम होने के लिए, चुंग कहते हैं। "यह प्रौद्योगिकी पाइपलाइन वास्तव में हमें एक ही मस्तिष्क से पूरी तरह से एकीकृत तरीके से इन सभी महत्वपूर्ण विशेषताओं को निकालने में सक्षम बनाती है।" ऊतक से बने हाइड्रोजेल धीरे से ऊतक खंडों को फुलाते हैं ताकि उन्हें स्पष्ट रूप से चित्रित किया जा सके; और एक पंप लगातार फ्लोरोसेंट रंगों के साथ ऊतकों को संक्रमित करता है ताकि पूरे अंगों में एक समान धुंधलापन पैदा हो सके। प्लेटफ़ॉर्म की इमेजिंग क्षमताओं के एक चकित करने वाले प्रदर्शन में, शोधकर्ता ऐसे उदाहरण प्रदान करते हैं जहाँ उन्होंने एक पूरे मस्तिष्क गोलार्ध को लेबल किया, फिर सेल सर्किट का एक स्नैपशॉट लेने के लिए ज़ूम इन किया, उसके बाद एकल कोशिकाओं और जंक्शनों पर उनके कनेक्शन जिन्हें सिनेप्स कहा जाता है। जहाँ तक प्लेटफ़ॉर्म कई ऊतक खंडों में उन कनेक्शनों को फिर से बनाने का सवाल है, कंप्यूटर टूल में एक एल्गोरिथ्म है जो एक परत से निकलने वाली और बगल वाली में प्रवेश करने वाली रक्त वाहिकाओं का मिलान करता है, और पड़ोसी न्यूरॉन्स के विस्तार का पता लगाता है, जिन्हें एक्सॉन कहा जाता है। इसे सब एक साथ रखते हुए, शोधकर्ताओं ने दो उदार दाताओं के पूरे मस्तिष्क की छवि बनाई, एक को अल्जाइमर रोग था और दूसरे को नहीं।

एक स्वस्थ मस्तिष्क (बाएं) के ऑर्बिटोफ्रंटल कॉर्टेक्स में कोशिकाओं की परतें, अल्जाइमर रोग दाता (दाएं) की तुलना में। (पार्क एट अल., विज्ञान, 2024) अल्जाइमर रोगी में मस्तिष्क कोशिकाओं के अक्षतंतु सूजे हुए थे। टाउ और एमिलॉयड प्रोटीन से लदे क्षेत्रों में मस्तिष्क कोशिकाओं ने भी अपने सुरक्षात्मक माइलिन आवरण को खो दिया था और अपने पड़ोसियों से अलग हो गए थे। टीम ने अपने पेपर में लिखा है कि यह "न्यूरोइमेजिंग अध्ययनों का समर्थन करता है जो अल्जाइमर रोग के अंतिम चरणों में ऑर्बिटोफ्रंटल कॉर्टेक्स की कनेक्टिविटी को गंभीर नुकसान का सुझाव देते हैं।" हालाँकि, यह गैलरी केवल दो मस्तिष्कों के समय में केवल एक स्नैपशॉट का प्रतिनिधित्व करती है। वैज्ञानिकों ने हाल ही में मानव मस्तिष्क की कुछ उल्लेखनीय विस्तृत छवियाँ बनाई हैं, जो मस्तिष्क के ऊतक के एक क्यूबिक मिलीमीटर पर ज़ूम इन करती हैं - एक दशक लंबा प्रयास जिसने अंततः 1.4 पेटाबाइट डेटा का उत्पादन किया। यह कल्पना करना कि अल्जाइमर जैसी बीमारियों में मस्तिष्क धीरे-धीरे कैसे खराब होता है, थोड़ा कठिन काम है क्योंकि शोधकर्ता अक्सर किसी के जीवन के अंत में दान किए गए पोस्ट-मॉर्टम मस्तिष्क ऊतकों के साथ काम कर रहे हैं, या एमआरआई जैसे पारंपरिक पूरे मस्तिष्क स्कैन पर भरोसा करते हैं, जिससे बीमारी के शुरू होने से पहले परिवर्तनों का पता लगाने की उम्मीद है। यह अभी भी स्पष्ट नहीं है कि प्लेटफ़ॉर्म मस्तिष्क इमेजिंग में प्रगति के लिए कैसे अनुकूल हो सकता है जो तेजी से सामने आ रहा है, लेकिन टीम आशावादी है कि उनकी प्रणाली मस्तिष्क इमेजिंग में प्रगति को बढ़ावा देने में मदद करेगी। चुंग कहते हैं, "इस पाइपलाइन से हमें ऊतकों तक लगभग असीमित पहुंच मिलती है। हम हमेशा पीछे जाकर कुछ नया देख सकते हैं।"

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