Study में मस्तिष्क में संकेतों को समझने के लिए शरीर से प्राप्त संकेतों का उपयोग किया गया

Virginia वर्जीनिया : हमारे बाइसेप्स और मस्तिष्क कोशिकाओं में जितना हम मानते हैं, उससे कहीं ज़्यादा समानता हो सकती है। लिपिंकॉट-श्वार्ट्ज लैब के एक नए अध्ययन के अनुसार, मांसपेशियों को सिकोड़ने वाले आणविक संकेतों को फैलाने के लिए ज़िम्मेदार उपकोशिकीय संरचनाओं का एक नेटवर्क मस्तिष्क में संकेतों को संचारित करने के लिए भी ज़िम्मेदार है जो सीखने और याददाश्त को सुविधाजनक बना सकते हैं।

"आइंस्टीन ने कहा था कि जब वह अपने मस्तिष्क का उपयोग करते हैं, तो ऐसा लगता है कि वह एक मांसपेशी का उपयोग कर रहे हैं, और इस संबंध में, यहाँ कुछ समानता है," जेनेलिया सीनियर ग्रुप लीडर जेनिफर लिपिंकॉट-श्वार्ट्ज ने कहा। "दोनों मामलों में एक ही मशीनरी काम कर रही है, लेकिन अलग-अलग रीडआउट के साथ।" मस्तिष्क और मांसपेशियों की कोशिकाओं के बीच संभावित संबंध के बारे में पहला सुराग तब मिला जब जेनेलिया के वैज्ञानिकों ने एंडोप्लाज्मिक रेटिकुलम या ER के बारे में कुछ अजीब देखा - कोशिकाओं के अंदर झिल्लीदार चादरें और तह जो कई सेलुलर कार्यों के लिए महत्वपूर्ण हैं।

लोरेना बेनेडेटी, लिपिंकॉट-श्वार्ट्ज लैब में एक शोध वैज्ञानिक, स्तनधारी न्यूरॉन्स में ER की सतह के साथ उच्च रिज़ॉल्यूशन पर अणुओं को ट्रैक कर रही थीं, जब उन्होंने देखा कि अणु डेंड्राइट्स की पूरी लंबाई के साथ एक दोहराए जाने वाले, सीढ़ी जैसे पैटर्न का पता लगा रहे थे - मस्तिष्क कोशिकाओं पर शाखा जैसे विस्तार जो आने वाले संकेतों को प्राप्त करते हैं।

लगभग उसी समय, वरिष्ठ समूह नेता स्टीफन साल्फेल्ड ने लिपिंकॉट-श्वार्ट्ज को मक्खी के मस्तिष्क में न्यूरॉन्स की उच्च-रिज़ॉल्यूशन 3D इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी छवियों के बारे में सचेत किया, जहाँ ER नियमित रूप से अंतरित, अनुप्रस्थ संरचनाएँ भी बना रहा था।

ER आम तौर पर एक विशाल, गतिशील जाल की तरह दिखाई देता है, इसलिए जैसे ही लिपिंकॉट-श्वार्ट्ज ने संरचनाओं को देखा, उन्हें पता चल गया कि उनकी प्रयोगशाला को यह पता लगाने की आवश्यकता है कि वे किस लिए थे। "विज्ञान में, संरचना एक कार्य है," लिपिंकॉट-श्वार्ट्ज ने कहा, जो जेनेलिया के 4डी सेलुलर फिजियोलॉजी अनुसंधान क्षेत्र के प्रमुख भी हैं। "यह एक असामान्य, सुंदर संरचना है जिसे हम पूरे डेंड्राइट में देख रहे हैं, इसलिए हमें बस यह महसूस हुआ कि इसका कोई महत्वपूर्ण कार्य होना चाहिए।" बेनेडेटी के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने शरीर के एकमात्र अन्य क्षेत्र को देखना शुरू किया, जिसके बारे में ज्ञात है कि इसमें समान, सीढ़ी जैसी ईआर संरचनाएँ हैं: मांसपेशी ऊतक। मांसपेशी कोशिकाओं में, ईआर और प्लाज्मा झिल्ली - कोशिका की बाहरी झिल्ली - आवधिक संपर्क स्थलों पर मिलती हैं, एक व्यवस्था जिसे जंक्टोफिलिन नामक अणु द्वारा नियंत्रित किया जाता है। उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि डेंड्राइट में जंक्टोफिलिन का एक रूप भी होता है जो उनके ईआर और प्लाज्मा झिल्ली के बीच संपर्क स्थलों को नियंत्रित करता है। इसके अलावा, टीम ने पाया कि मांसपेशी कोशिकाओं के संपर्क स्थलों पर कैल्शियम रिलीज को नियंत्रित करने वाली वही आणविक मशीनरी - जहाँ कैल्शियम मांसपेशियों के संकुचन को संचालित करता है - डेंड्राइट संपर्क स्थलों पर भी मौजूद थी - जहाँ कैल्शियम न्यूरोनल सिग्नलिंग को नियंत्रित करता है। इन संकेतों के कारण, शोधकर्ताओं को यह अनुमान था कि डेंड्राइटिक संपर्क स्थलों पर आणविक मशीनरी कैल्शियम संकेतों को संचारित करने के लिए भी महत्वपूर्ण होनी चाहिए, जिसका उपयोग कोशिकाएं संचार करने के लिए करती हैं। उन्हें संदेह था कि डेंड्राइट के साथ संपर्क स्थल टेलीग्राफ मशीन पर एक रिपीटर की तरह काम कर सकते हैं: लंबी दूरी पर संकेतों को प्राप्त करना, बढ़ाना और प्रसारित करना।

न्यूरॉन्स में, यह समझा सकता है कि डेंड्राइट पर विशिष्ट साइटों पर प्राप्त संकेतों को सैकड़ों माइक्रोमीटर दूर सेल बॉडी में कैसे रिले किया जाता है। "यह जानकारी लंबी दूरी पर कैसे यात्रा करती है और कैल्शियम सिग्नल को विशेष रूप से कैसे बढ़ाया जाता है, यह ज्ञात नहीं था," बेनेडेटी ने साझा किया। "हमने सोचा कि ER वह भूमिका निभा सकता है और ये नियमित रूप से वितरित संपर्क स्थल स्थानिक और अस्थायी रूप से स्थानीयकृत प्रवर्धक हैं: वे इस कैल्शियम सिग्नल को प्राप्त कर सकते हैं, स्थानीय रूप से इस कैल्शियम सिग्नल को बढ़ा सकते हैं, और इस कैल्शियम सिग्नल को दूरी पर रिले कर सकते हैं।"

शोधकर्ताओं ने पाया कि यह प्रक्रिया तब शुरू होती है जब एक न्यूरोनल सिग्नल कैल्शियम को वोल्टेज-गेटेड आयन चैनल प्रोटीन के माध्यम से डेंड्राइट में प्रवेश करने का कारण बनता है, जो संपर्क स्थलों पर स्थित होते हैं। यद्यपि यह प्रारंभिक कैल्शियम संकेत जल्दी ही नष्ट हो जाता है, लेकिन यह संपर्क स्थल पर ईआर से अतिरिक्त कैल्शियम की रिहाई को सक्रिय करता है। संपर्क स्थल पर कैल्शियम का यह प्रवाह CaMKII नामक एक काइनेज को आकर्षित करता है और सक्रिय करता है, जो एक प्रोटीन है जिसे स्मृति में महत्वपूर्ण माना जाता है। CaMKII प्लाज्मा झिल्ली के जैव रासायनिक गुणों को बदलता है, जिससे प्लाज्मा झिल्ली से गुजरने वाले सिग्नल की ताकत बदल जाती है। यह प्रक्रिया संपर्क स्थल से संपर्क स्थल तक डेंड्राइट से कोशिका शरीर तक जारी रहती है, जहां न्यूरॉन यह तय करता है कि वह अन्य न्यूरॉन्स के साथ कैसे संवाद करेगा। नया शोध मस्तिष्क कोशिकाओं में सिग्नल ट्रांसमिशन के लिए एक नए तंत्र का खुलासा करता है और तंत्रिका विज्ञान में एक खुले प्रश्न का उत्तर देने में मदद करता है कि कैसे इंट्रासेल्युलर सिग्नल न्यूरॉन्स में लंबी दूरी तक यात्रा करते हैं, जिससे डेंड्राइट पर विशिष्ट साइटों पर प्राप्त जानकारी को मस्तिष्क में संसाधित किया जा सकता है। (एएनआई)