Direction-Specific Effects of Biphasic Transcranial Magnetic Stimulation on Cortical and Cortico-spinal Excitability

अपने मस्तिष्क की कल्पना एक हलचल भरे शहर के रूप में करें जहाँ अरबों नन्हे संदेशवाहक (न्यूरॉन्स) सब कुछ सुचारू रूप से चलाने के लिए लगातार नोट्स (संदेश) पास कर रहे हैं। कभी-कभी, वैज्ञानिक यह देखने के लिए झाँकना चाहते हैं कि जब चीजें थोड़ी रोमांचक होती हैं, तो ये संदेशवाहक कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। इसे करने के लिए, वे ट्रांसक्रानियल मैग्नेटिक स्टिमुलेशन (TMS) नामक उपकरण का उपयोग करते हैं। TMS को ऐसे समझें जैसे एक विशाल, अदृश्य चुंबक जो सिर के ऊपर मंडरा रहा है। जब यह क्लिक करता है, तो यह एक चुंबकीय पल्स बनाता है जो खोपड़ी के माध्यम से गुजरता है और ठीक नीचे स्थित मस्तिष्क कोशिकाओं को एक छोटा, हानिरहित झटका देता है। यह एक ड्रम को थपथपाने जैसा है यह देखने के लिए कि उसकी त्वचा कैसे कंपन करती है, लेकिन यहाँ ड्रम के बजाय, हम मस्तिष्क को यह देखने के लिए थपथपा रहे हैं कि वह बिजली के साथ कैसे "कंपित" होता है।

आमतौर पर, वैज्ञानिक इसका उपयोग यह जाँचने के लिए करते हैं कि मस्तिष्क का "मोटर" विभाग सही ढंग से काम कर रहा है या नहीं। जब वे मस्तिष्क के उस हिस्से को झटका देते हैं जो आपके हाथ को नियंत्रित करता है, तो आपका हाथ फड़क सकता है। इस फड़कन को मोटर इवोक्ड पोटेंशियल (MEP) कहा जाता है। लेकिन यहाँ पेचीदा बात यह है कि चुंबक केवल एक दिशा में झटका नहीं देता। बिजली जो यह पैदा करता है वह आगे या पीछे बह सकती है, जैसे एक नदी अपनी धारा बदलती है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों को पूरी तरह से यकीन नहीं था कि इस "बिजली की नदी" की दिशा मायने रखती है या नहीं। क्या इससे कोई फर्क पड़ता है कि करंट सामने-से-पीछे की ओर बह रहा है या पीछे-से-सामने की ओर? क्या यह मस्तिष्क की "ड्रमबीट" की आवाज़ को बदल देता है, या इसके सिग्नल की गति को बदल देता है? यह प्रश्न महत्वपूर्ण है क्योंकि यदि दिशा मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को बदल देती है, तो वैज्ञानिकों को सटीक परिणाम प्राप्त करने के लिए यह बहुत ध्यान से देखना होगा कि वे अपने चुंबकीय वेंड (छड़ी) को किस दिशा में रखते हैं।

इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं की एक टीम ने मस्तिष्क की बिजली के साथ "अंतर पहचानो" (spot the difference) का खेल खेलकर इस बहस को सुलझाने का निर्णय लिया। उन्होंने 23 स्वस्थ स्वयंसेवकों को आमंत्रित किया और एक उच्च-तकनीकी रोबोटिक हाथ का उपयोग करके एक चुंबकीय कॉइल को उनके मस्तिष्क के बाएं हिस्से—जो दाएं हाथ को नियंत्रित करता है—के ऊपर बिल्कुल स्थिर रखा। प्रयोग को खराब होने से बचाने के लिए रोबोट बहुत महत्वपूर्ण था। शोधकर्ताओं ने दो अलग-अलग करंट दिशाओं के साथ मस्तिष्क को झटका दिया: एक जो सामने-से-पीछे (AP-PA) की ओर बह रहा था और दूसरा जो पीछे-से-सामने (PA-AP) की ओर बह रहा था। उन्होंने इसे उस शक्ति पर किया जो हाथ को फड़कने के लिए पर्याप्त मजबूत थी, विशेष रूप से "रेस्टिंग मोटर थ्रेशोल्ड" (प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए आवश्यक न्यूनतम शक्ति) के 110% पर।

जब मस्तिष्क को झटका दिया जा रहा था, तब टीम ने एक ही समय में दो चीजें रिकॉर्ड कीं। पहले, उन्होंने हाथ की मांसपेशियों पर नज़र रखी ताकि शारीरिक फड़कन (MEP) देखी जा सके। दूसरे, उन्होंने 64 सेंसरों वाले एक कैप का उपयोग किया ताकि मस्तिष्क की विद्युत गपशप (EEG) को सुना जा सके और यह देखा जा सके कि खोपड़ी के अंदर तुरंत "विचार" या प्रतिक्रिया क्या हो रही है। वे यह देखना चाहते थे कि क्या करंट की दिशा फड़कन के आकार, उसकी गति, या मस्तिष्क के विद्युत गीत के स्वरूप को बदलती है।

परिणामों ने दिखाया कि करंट की दिशा निश्चित रूप से मायने रखती है, लेकिन हर तरीके से नहीं। जब करंट सामने-से-पीछे (AP-PA) की ओर बह रहा था, तो मस्तिष्क को जगाना आसान था: शोधकर्ताओं को हाथ को फड़कने के लिए कम शक्ति की आवश्यकता थी, और फड़कन तेजी से हुई। हालाँकि, जब करंट पीछे-से-सामने (PA-AP) की ओर बह रहा था, तो मस्तिष्क थोड़ा अधिक जिद्दी था, जिसे अधिक शक्ति की आवश्यकता थी और सिग्नल भेजने में थोड़ा अधिक समय लगा। दिलचस्प बात यह है कि दोनों दिशाओं के बीच हाथ की फड़कन का आकार बहुत अधिक नहीं बदला; मस्तिष्क बस वहां तक पहुँचने के लिए एक अलग रास्ता अपनाता है।

कहानी तब और भी दिलचस्प हो जाती है जब मस्तिष्क के आंतरिक विद्युत गीत को देखा जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि करंट की दिशा ने मस्तिष्क की धुन के विशिष्ट नोट्स को बदल दिया। उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट ब्रेन वेव जिसे "P60" कहा जाता है, वह तब थोड़ा पहले हुआ जब करंट पीछे-से-सामने की ओर प्रवाहित हुआ। एक अन्य वेव, "N100", जो कि यह माना जाता है कि फड़कन की संवेदना को संसाधित करने या शायद "ब्रेकिंग" या अवरोध (inhibition) के क्षण से संबंधित है, जब करंट पीछे-से-सामने की ओर प्रवाहित हुआ तो बहुत अधिक शक्तिशाली (अधिक नेगेटिव) थी। यह सुझाव देता है कि पीछे-से-सामने की दिशा मस्तिष्क के आंतरिक प्रसंस्करण या अवरोध प्रणालियों के वॉल्यूम को बढ़ा सकती है।

टीम ने मस्तिष्क की गतिविधि के बड़े परिदृश्य को भी देखा, जिसमें विद्युत क्षेत्र की समग्र "ऊँची आवाज़" को मापा गया। उन्होंने पाया कि मस्तिष्क की प्रतिक्रिया के मध्य भाग में (झटके के 51 से 110 मिलीसेकंड के बीच), पीछे-से-सामने के करंट ने सामने-से-पीछे के करंट की तुलना में पूरे मस्तिष्क में एक अधिक सक्रिय सिग्नल बनाया।

अंत में, शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क के आंतरिक गीत और हाथ की भौतिक फड़कन के बीच संबंध जोड़ने का प्रयास किया। उन्होंने पाया कि एक लिंक था: जब हाथ की फड़कन बड़ी थी, तो "N100" ब्रेन वेव भी बड़ी थी, चाहे करंट किसी भी दिशा में क्यों न बह रहा हो। और हाथ की फड़कन तथा "P30" वेव के बीच भी एक संबंध था, लेकिन केवल तभी जब करंट सामने-से-पीछे की ओर बह रहा था। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क की आंतरिक प्रतिक्रिया और शरीर की भौतिक गति एक-दूसरे से बात कर रहे हैं, लेकिन यह बातचीत बदल जाती है कि चुंबकीय टैप (झटका) कैसे दिया गया था।

संक्षेप में, यह पेपर पुष्टि करता है कि चुंबकीय करंट की दिशा एक डायल की तरह है जो मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को ट्यून करती है। यह केवल वॉल्यूम को ऊपर या नीचे नहीं करता है; यह मस्तिष्क द्वारा बजाए जाने वाले नोट्स और उनकी टाइमिंग को बदल देता है। हालांकि हाथ की फड़कन समान दिख सकती है, लेकिन मस्तिष्क की आंतरिक यात्रा अलग होती है। इसका मतलब यह है कि वैज्ञानिकों और डॉक्टरों के लिए जो इस तकनीक का उपयोग कर रहे हैं, उन्हें यह समझने के लिए कि मस्तिष्क वास्तव में क्या कर रहा है, करंट की दिशा पर ध्यान देना आवश्यक है। अध्ययन ने यह नहीं पाया कि एक दिशा दूसरी से "बेहतर" है, बल्कि वे दो अलग उपकरण हैं जो मस्तिष्क को अनूठे तरीकों से सक्रिय करते हैं, और भविष्य के शोध को हमारे मस्तिष्क के काम करने के तरीके के बेहतर मानचित्र बनाने के लिए इस दिशात्मकता (directionality) को ध्यान में रखने की आवश्यकता होगी।