अध्ययन से पता चलता है कि रीढ़ की हड्डी की चोट के बाद काइनेस्टेटिक सेंस कैसे गति को बहाल करने में करता है मदद

वाशिंगटन (एएनआई): रीढ़ की हड्डी की क्षति से चंगा करने की अद्भुत क्षमता, लैम्प्रे के रूप में जानी जाने वाली जबड़े रहित मछली ने लगभग 50 वर्षों तक वैज्ञानिकों का ध्यान आकर्षित किया है। केवल आंशिक मस्तिष्क पुनर्जनन के बावजूद, हाल के एक अध्ययन से पता चलता है कि रीढ़ की हड्डी की चोट के बाद लैम्प्रे एक बार फिर तैरने के लिए एक संभावित विधि का उपयोग कर सकता है।

मैरीन बायोलॉजी लेबोरेटरी (एमबीएल), जेनिफर आर मॉर्गन, और बक्नेल यूनिवर्सिटी की क्रिस्टीना हैमलेट ने यह दिखाने के लिए एक गणितीय मॉडल का निर्माण किया कि रीढ़ की चोट के बाद तैरने की क्षमता हासिल करने के लिए लैम्प्रे कैसे बॉडी-सेंसिंग फीडबैक को नियोजित कर सकते हैं। काम लोगों या सॉफ्ट रोबोट लोकोमोशन एल्गोरिदम के लिए उपन्यास चिकित्सा रणनीतियों का सुझाव दे सकता है।

पेपर प्रोसीडिंग्स ऑफ द नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज में प्रकाशित हुआ है।

एमबीएल के सीनियर साइंटिस्ट और एमबीएल के यूजीन बेल सेंटर फॉर रीजनरेटिव बायोलॉजी के निदेशक मॉर्गन ने कहा, "कागज की पंचलाइन यह है कि उस [स्पाइनल] घाव में अवरोही आदेश की अनुपस्थिति में भी, आप संवेदी प्रतिक्रिया को बढ़ावा दे सकते हैं और लोकोमोशन को बहाल कर सकते हैं।" और ऊतक इंजीनियरिंग।

मनुष्यों और अन्य स्तनधारियों के विपरीत, रीढ़ की हड्डी में उच्च गंभीर घावों के बाद भी लैम्प्रे जल्दी और लगभग पूरी तरह से ठीक हो जाते हैं। मॉर्गन ने पहले पता लगाया था कि यद्यपि तंत्रिका पुनर्जनन लैम्प्रे में पुनर्प्राप्ति में सहायता करता है, लेकिन यह पूरी कहानी नहीं बताता है। रीढ़ की हड्डी की चोट के दौरान न्यूरॉन्स और न्यूरोनल कनेक्शन का केवल एक छोटा प्रतिशत बहाल किया जाता है, इसलिए उन्हें किसी अन्य तंत्र का उपयोग करना चाहिए।

"मेरे पास ये सभी प्रश्न थे कि यह कैसे संभवतः काम कर सकता है। आप कुछ छोटे विरल कनेक्शनों के साथ एक क्रियाशील तंत्रिका तंत्र कैसे प्राप्त कर सकते हैं?" मॉर्गन ने पूछा।

वैज्ञानिकों ने परिकल्पना की थी कि लैम्प्रे रीढ़ की हड्डी में अवरोही तंत्रिका कनेक्शन के अलावा अपने आंदोलनों को निर्देशित करने के लिए बॉडी-सेंसिंग फीडबैक (जिसे प्रोप्रियोसेप्शन या किनेस्थेसिया कहा जाता है) का उपयोग कर सकते हैं। मॉर्गन एमबीएल के अपने एक पुराने मित्र, एरिक टाइटेल, टफ्ट्स विश्वविद्यालय में जीव विज्ञान के एसोसिएट प्रोफेसर और एमबीएल व्हिटमैन सेंटर के पूर्व अन्वेषक के साथ इस पर चर्चा करने के लिए पहुंचे थे। एरिक पहले से ही लिसा फौसी, तुलाने विश्वविद्यालय में गणित के एक प्रोफेसर और क्रिस्टीना हेमलेट के साथ सहयोग कर रहे थे, जो तुलाने में सह-सलाहकार पोस्टडॉक थीं।

टाइटेल, फौसी और हैमलेट लैम्प्रे में गति की नकल करने के लिए गणितीय मॉडल का उपयोग कर रहे थे। बकनेल विश्वविद्यालय में गणित के सहायक प्रोफेसर हैमलेट ने कहा, "उन्होंने यह देखने के लिए टीम बनाई कि क्या हम लैम्प्रे में तैराकी व्यवहार पर संवेदी प्रतिक्रिया के कुछ प्रभावों को मॉडल कर सकते हैं"।

टीम ने स्पाइनल इंजरी लैम्प्रे के विभिन्न परिदृश्यों के साथ खेलना शुरू किया - जिसमें जैविक रूप से प्रशंसनीय और असंभव दोनों शामिल हैं - जिनमें से सभी ने रीढ़ की हड्डी के घाव में कोई तंत्रिका पुनर्जनन नहीं माना। यह है मॉडलिंग की उपयोगिता, हैमलेट ने कहा, "जीव विज्ञान में हम उन चीजों को तोड़ सकते हैं जिन्हें आप नहीं तोड़ सकते।" मॉडल ने घाव के ऊपर शरीर में बने वक्र और खिंचाव को ध्यान में रखा और उस जानकारी को शरीर के बाकी हिस्सों में मांसपेशियों के माध्यम से भेजा, न कि रीढ़ की हड्डी में।

यहां तक ​​कि मध्यम मात्रा में संवेदी प्रतिक्रिया के साथ, मॉडल ने जैविक रूप से प्रशंसनीय मॉडल में तैराकी पैटर्न की आश्चर्यजनक वसूली दिखाई। मजबूत संवेदी प्रतिक्रिया से और भी अधिक सुधार हुआ।

क्योंकि लैम्प्रे एक घाव के बाद अपने कुछ न्यूरॉन्स को वापस विकसित करते हैं और इसलिए मस्तिष्क से आंदोलन को चलाने के लिए अवरोही आदेश देते हैं, उन्हें मॉडल की तुलना में कम संवेदी प्रतिक्रिया की आवश्यकता हो सकती है। टीम को मॉडल में न्यूरोनल पुनर्जनन जोड़ने और परीक्षण करने की उम्मीद है कि यह कैसे आंदोलन को प्रभावित करता है और संवेदी प्रतिक्रिया के साथ बातचीत करता है।

"यदि आपके पास एक अच्छा कम्प्यूटेशनल मॉडल है, तो आप प्रयोग के साथ व्यावहारिक होने की तुलना में हेरफेर के इतने अधिक परिदृश्यों से गुजर सकते हैं," मॉर्गन ने कहा।

टीम को उम्मीद है कि यह अध्ययन और भविष्य के शोध मनुष्यों के लिए रीढ़ की हड्डी की चोटों और आंदोलन को प्रभावित करने वाली बीमारियों के उपचार में योगदान देंगे। मस्तिष्क-मशीन इंटरफेस और उत्तेजक उपकरण चोट के बाद चिकनी गति बनाने के लिए शरीर-संवेदन प्रतिक्रिया को शामिल करना शुरू कर रहे हैं, और यह शोध मनुष्यों को आवश्यक मात्रा और प्रतिक्रिया के प्रकार को सूचित कर सकता है।

"चाहे आप एक लैम्प्रे की तरह एक जानवर हों जो अनायास [ठीक हो जाता है] या एक मानव जिसे दवा या एक विद्युत उत्तेजक उपकरण देने की आवश्यकता होती है, उस बिंदु पर पहुंचना जहां आपके पास सही जगह पर कुछ चीजें हैं और फिर जो पहले से है उसका पुन: उपयोग करें सिनैप्टिक कनेक्शन और विकास के समान मूल पैटर्न को पुन: उपयोग करने की कोशिश करने से अधिक प्राप्त करने योग्य होना चाहिए," मॉर्गन ने कहा। (एएनआई)