Resting fMRI functional connectivity reflects fluctuations in inhibitory interneuron activity

मान लीजिए कि मानव मस्तिष्क एक विशाल, हलचल भरे शहर की तरह है। लंबे समय से, वैज्ञानिक यह समझने की कोशिश कर रहे हैं कि इस शहर के विभिन्न मोहल्ले आपस में कैसे बात करते हैं जब शहर "विश्राम की अवस्था" में होता है (यानी कोई विशिष्ट कार्य नहीं कर रहा होता)। वे एक विशेष कैमरे का उपयोग करते हैं जिसे fMRI स्कैनर कहा जाता है, जो इमारतों की तस्वीरें नहीं लेता, बल्कि रक्त के प्रवाह को मापता है। जब कोई मोहल्ला व्यस्त होता है, तो वहां रक्त का प्रवाह अधिक होता है। यह देखकर कि एक क्षेत्र में रक्त का प्रवाह दूसरे क्षेत्र के साथ तालमेल में कैसे ऊपर-नीचे होता है, वैज्ञानिक इस शहर के "मित्रता नेटवर्क" (friendship networks) का मानचित्र तैयार करते हैं। इसे फंक्शनल कनेक्टिविटी (functional connectivity) कहा जाता है।

हालाँकि, एक बड़ा रहस्य था: आखिर इन रक्त प्रवाह की लहरों का कारण कौन है? क्या यह शहर के मुख्य कार्यकर्ता (उत्तेजक न्यूरॉन्स/excitatory neurons) हैं या यातायात नियंत्रक और शांति रक्षक (निरोधात्मक इंटरन्यूरॉन्स/inhibitory interneurons)?

इस रहस्य को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं ने एक बंदर (जो मनुष्यों का करीबी रिश्तेदार है) के मस्तिष्क में जाकर एक बहुत ही चतुर काम किया। उन्होंने एक ही समय में दो चीजें स्थापित कीं:

1. रक्त प्रवाह को देखती हुई fMRI कैमरा।
2. नन्हे माइक्रोफोन (इलेक्ट्रोड्स) जो हजारों मस्तिष्क कोशिकाओं की व्यक्तिगत बातचीत को सुन रहे थे।

एक बार जब उनके पास यह डेटा आ गया, तो उन्होंने मस्तिष्क कोशिकाओं को उनकी "आवाज़ों" (उनके विद्युत संकेतों) के आकार के आधार पर दो मुख्य समूहों में विभाजित किया:

• उत्तेजक न्यूरॉन्स (मुख्य कार्यकर्ता): ये वे कोशिकाएं हैं जो आमतौर पर मस्तिष्क के अन्य हिस्सों को संदेश भेजती हैं।
• निरोधात्मक इंटरन्यूरॉन्स (यातायात नियंत्रक): ये वे कोशिकाएं हैं जो आमतौर पर चीजों को शांत करती हैं या संकेतों को बहुत तेज़ होने से रोकती हैं।

यहाँ उन्हें क्या पता चला, एक सरल उपमा का उपयोग करते हुए:

fMRI रक्त प्रवाह संकेत को एक विशाल, लयबद्ध ढोल की थाप के रूप में समझें जिसका पूरा शहर पालन करता प्रतीत होता है।

• मुख्य कार्यकर्ता (उत्तेजक न्यूरॉन्स): जब शोधकर्ताओं ने इन कोशिकाओं को सुना, तो वे मिली-जुली स्थिति में थीं। लगभग आधे कोशिकाएं ताल के साथ कदम से कदम मिलाकर चल रही थीं (जब रक्त का प्रवाह बढ़ा, तो उनकी गतिविधि भी बढ़ गई), लेकिन बाकी आधे विपरीत दिशा में चल रहे थे (जब रक्त का प्रवाह बढ़ा, तो उनकी गतिविधि कम हो गई)। वे सब बिखरे हुए थे, उस बड़ी ढोल की थाप के साथ किसी सुसंगत तरीके से तालमेल नहीं बिठा पा रहे थे।

• यातायात नियंत्रक (निरोधात्मक इंटरन्यूरॉन्स): ये बहुत अलग थे। प्रत्येक एक भी ढोल की थाप के साथ बिल्कुल सटीक तालमेल में था। जब रक्त का प्रवाह बढ़ा, तो ये कोशिकाएं अधिक सक्रिय हो गईं। इससे भी अधिक आश्चर्यजनक रूप से, इन नियंत्रकों का एक विशिष्ट प्रकार इतना तालमेल में था कि उनकी लय शहर-व्यापी पैटर्न से पूरी तरह मेल खाती थी। उनकी गतिविधि बिल्कुल वैसी ही दिख रही थी जैसे वैज्ञानिक वर्षों से fMRI कैमरे का उपयोग करके बना रहे मानचित्रों में देखते आए थे।

निष्कर्ष:

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि जबकि "मुख्य कार्यकर्ता" (उत्तेजक न्यूरॉन्स) संभवतः मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों के बीच लंबी दूरी की बातचीत करने वाले हैं, लेकिन fMRI कैमरा वास्तव में जो रक्त प्रवाह की लहरें और उतार-चढ़ाव देखता है, वे मुख्य रूप से यातायात नियंत्रकों (निरोधात्मक इंटरन्यूरॉन्स) द्वारा संचालित होते हैं।

दूसरे शब्दों में, यदि आप fMRI कैमरे के माध्यम से मस्तिष्क की "विश्राम अवस्था" देख रहे हैं, तो आप केवल मुख्य कार्यकर्ताओं को बातचीत करते हुए नहीं देख रहे हैं; आप मुख्य रूप से उन यातायात नियंत्रकों को देख रहे हैं जो पूरे शहर की लय को नियंत्रित रख रहे हैं। मस्तिष्क के विश्राम नेटवर्क की "धड़कन" इन निरोधात्मक कोशिकाओं की धड़कन है।