Science: मानव मस्तिष्क में अपनी तरह का पहला संकेत पाया गया

Science: वैज्ञानिकों ने मानव मस्तिष्क में होने वाले सेल मैसेजिंग के एक अनोखे रूप की पहचान की है, जिससे पता चलता है कि हमें इसके रहस्यमय आंतरिक कामकाज के बारे में अभी भी कितना कुछ सीखना है। रोमांचक रूप से, यह खोज संकेत देती है कि हमारा मस्तिष्क गणना की उससे भी अधिक शक्तिशाली इकाई हो सकता है, जितना हमने सोचा था। 2020 में, जर्मनी और ग्रीस के संस्थानों के शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क की बाहरी cortical cells में एक तंत्र की रिपोर्ट की, जो अपने आप ही एक नया 'ग्रेडेड' सिग्नल उत्पन्न करता है, जो व्यक्तिगत न्यूरॉन्स को उनके तार्किक कार्यों को करने का एक और तरीका प्रदान कर सकता है। मिर्गी के रोगियों पर सर्जरी के दौरान निकाले गए ऊतक के खंडों में विद्युत गतिविधि को मापने और फ्लोरोसेंट माइक्रोस्कोपी का उपयोग करके उनकी संरचना का विश्लेषण करके, न्यूरोलॉजिस्ट ने पाया कि कॉर्टेक्स में अलग-अलग कोशिकाएँ न केवल सामान्य सोडियम आयनों का उपयोग 'फायर' करने के लिए करती हैं, बल्कि कैल्शियम का भी उपयोग करती हैं। सकारात्मक रूप से आवेशित आयनों के इस संयोजन ने वोल्टेज की तरंगों को शुरू किया, जो पहले कभी नहीं देखी गई थीं, जिन्हें कैल्शियम-मध्यस्थ डेंड्राइटिक एक्शन पोटेंशिअल या dCaAPs कहा जाता है।

मस्तिष्क - विशेष रूप से मानव मस्तिष्क - की तुलना अक्सर कंप्यूटर से की जाती है। इस समानता की अपनी सीमाएँ हैं, लेकिन कुछ स्तरों पर वे समान तरीके से कार्य करते हैं। दोनों विभिन्न कार्यों को करने के लिए विद्युत वोल्टेज की शक्ति का उपयोग करते हैं। कंप्यूटर में यह ट्रांजिस्टर नामक चौराहों के माध्यम से इलेक्ट्रॉनों के एक सरल प्रवाह के रूप में होता है। न्यूरॉन्स में, संकेत खुलने और बंद होने वाले चैनलों की एक लहर के रूप में होता है जो सोडियम, क्लोराइड और पोटेशियम जैसे आवेशित कणों का आदान-प्रदान करते हैं। बहते हुए आयनों की इस पल्स को एक्शन पोटेंशिअल कहा जाता है। ट्रांजिस्टर के बजाय, न्यूरॉन्स इन संदेशों को डेंड्राइट्स नामक शाखाओं के अंत में रासायनिक रूप से प्रबंधित करते हैं। "डेंड्राइट्स मस्तिष्क को समझने के लिए केंद्रीय हैं क्योंकि वे एकल न्यूरॉन्स की कम्प्यूटेशनल शक्ति को निर्धारित करने के मूल में हैं," हम्बोल्ट विश्वविद्यालय के न्यूरोसाइंटिस्ट मैथ्यू लार्कम ने जनवरी 2020 में अमेरिकन एसोसिएशन फॉर द एडवांसमेंट ऑफ़ साइंस में वाल्टर बेकविथ को बताया।

डेंड्राइट्स हमारे तंत्रिका तंत्र की ट्रैफ़िक लाइट हैं। यदि कोई क्रिया क्षमता पर्याप्त रूप से महत्वपूर्ण है, तो इसे अन्य तंत्रिकाओं तक पहुँचाया जा सकता है, जो संदेश को अवरुद्ध या आगे बढ़ा सकती हैं। यह हमारे मस्तिष्क का तार्किक आधार है - वोल्टेज की तरंगें जिन्हें सामूहिक रूप से दो रूपों में संप्रेषित किया जा सकता है: या तो एक AND संदेश (यदि x और y ट्रिगर होते हैं, तो संदेश आगे बढ़ता है); या एक OR संदेश (यदि x या y ट्रिगर होता है, तो संदेश आगे बढ़ता है)। यकीनन, यह मानव केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के घने, झुर्रीदार बाहरी भाग; सेरेब्रल कॉर्टेक्स से कहीं अधिक जटिल है। गहरी दूसरी और तीसरी परतें विशेष रूप से मोटी होती हैं, जो शाखाओं से भरी होती हैं जो उच्च क्रम के कार्य करती हैं जिन्हें हम संवेदना, विचार और मोटर नियंत्रण से जोड़ते हैं। यह इन परतों के ऊतक थे जिन पर शोधकर्ताओं ने बारीकी से नज़र डाली, कोशिकाओं को एक सोमैटोडेंड्रिटिक पैच क्लैंप नामक उपकरण से जोड़ा ताकि प्रत्येक न्यूरॉन को ऊपर और नीचे सक्रिय क्षमता भेजी जा सके, उनके संकेतों को रिकॉर्ड किया जा सके।

लार्कम ने कहा, "जब हमने पहली बार डेंड्रिटिक क्रिया क्षमताओं को देखा तो यह एक 'यूरेका' क्षण था।" यह सुनिश्चित करने के लिए कि कोई भी खोज मिर्गी से पीड़ित लोगों के लिए अद्वितीय नहीं थी, उन्होंने मस्तिष्क ट्यूमर से लिए गए मुट्ठी भर नमूनों में अपने परिणामों की दोबारा जाँच की। जबकि टीम ने चूहों पर इसी तरह के प्रयोग किए थे, उन्होंने मानव कोशिकाओं के माध्यम से जिन संकेतों को देखा, वे बहुत अलग थे। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जब उन्होंने कोशिकाओं को टेट्रोडोटॉक्सिन नामक Sodium Channelsअवरोधक के साथ खुराक दी, तो उन्हें अभी भी एक संकेत मिला। केवल कैल्शियम को अवरुद्ध करके सभी शांत हो गए। कैल्शियम द्वारा मध्यस्थता वाली क्रिया-क्षमता का पता लगाना काफी दिलचस्प है। लेकिन कॉर्टेक्स में इस संवेदनशील नए प्रकार के सिग्नल के काम करने के तरीके को मॉडलिंग करने से एक आश्चर्य सामने आया। तार्किक AND और OR-प्रकार के कार्यों के अलावा, ये व्यक्तिगत न्यूरॉन्स 'अनन्य' OR (XOR) चौराहों के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो केवल तभी सिग्नल की अनुमति देते हैं जब किसी अन्य सिग्नल को किसी विशेष तरीके से ग्रेड किया जाता है।

शोधकर्ताओं ने लिखा, "पारंपरिक रूप से, XOR ऑपरेशन के लिए नेटवर्क समाधान की आवश्यकता होती है।" यह देखने के लिए और अधिक काम करने की आवश्यकता है कि dCaAPs पूरे न्यूरॉन्स और एक जीवित प्रणाली में कैसे व्यवहार करते हैं। यह उल्लेख करना ज़रूरी नहीं है कि यह एक मानव-वस्तु है या फिर जानवरों के साम्राज्य में कहीं और भी इसी तरह के तंत्र विकसित हुए हैं। प्रौद्योगिकी बेहतर हार्डवेयर विकसित करने के लिए प्रेरणा के लिए हमारे अपने तंत्रिका तंत्र की ओर भी देख रही है; यह जानना कि हमारी अपनी व्यक्तिगत कोशिकाओं में कुछ और तरकीबें छिपी हैं, ट्रांजिस्टर को नेटवर्क करने के नए तरीकों की ओर ले जा सकती हैं। यह नया लॉजिक टूल एक एकल तंत्रिका कोशिका में कैसे निचोड़ा जाता है, यह भविष्य के शोधकर्ताओं के लिए एक सवाल है जिसका उत्तर देना है।

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