Deep in vivo brain metabolomics maps vulnerability-associated and cocaine-induced neurochemical states

मस्तिष्क एक जटिल अंग है जहाँ रसायन और व्यवहार गहराई से एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं। दशकों से, वैज्ञानिकों ने देखा है कि कुछ व्यक्ति स्वाभाविक रूप से पदार्थ उपयोग विकारों (substance use disorders) को विकसित करने के प्रति अधिक प्रवृत्त होते हैं, यह प्रवृत्ति अक्सर उनके जन्मजात भावनात्मक स्वभाव से जुड़ी होती है। यह स्वभाव कोई क्षणिक मनोदशा नहीं है, बल्कि एक स्थिर, वंशानुगत लक्षण है जो यह निर्धारित करता है कि कोई व्यक्ति तनाव और पुरस्कार (reward) के प्रति कैसी प्रतिक्रिया देता है। हालांकि शोधकर्ताओं को लंबे समय से संदेह था कि ये व्यक्तित्व अंतर मस्तिष्क के भीतर विशिष्ट रासायनिक वातावरण से उत्पन्न होते हैं, लेकिन एक जीवित, सांस लेते जीव में उन वातावरणों का अवलोकन करना एक कठिन चुनौती बना हुआ है। अधिकांश पिछली विधियों के लिए ऊतकों (tissue) को निकालना आवश्यक था, जो उन गतिशील, वास्तविक समय के रासायनिक संकेतों को नष्ट कर देता है जो वास्तव में मस्तिष्क के कार्य करने के तरीके को परिभाषित करते हैं। जीवित अवस्था में मस्तिष्क की विशिष्ट रासायनिक संरचना को समझना अत्यंत महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रकट कर सकता है कि क्यों कुछ व्यक्ति व्यसन (addiction) के प्रति अधिक संवेदनशील होते हैं और ड्रग्स मस्तिष्क के मौलिक ऑपरेटिंग सिस्टम को कैसे बदलते हैं।

एक नए अध्ययन ने अभूतपूर्व विवरण के साथ जीवित मस्तिष्क के रासायनिक परिदृश्य का मानचित्रण करके एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। शोधकर्ताओं ने कृंतकों (rodents) के दो समूहों पर ध्यान केंद्रित किया जो स्वाभाविक रूप से व्यसन की संवेदनशीलता से जुड़े विभिन्न स्वभाव प्रदर्शित करते हैं। एक समूह ऐसे लक्षणों को प्रदर्शित करता है जो पदार्थ उपयोग विकारों के उच्च जोखिम से जुड़े हैं, जबकि दूसरा अधिक लचीला (resilient) प्रोफाइल दिखाता है। यह देखने के लिए कि उनके मस्तिष्क के भीतर क्या हो रहा है, वैज्ञानिकों ने माइक्रोडायलिसिस (microdialysis) नामक तकनीक का उपयोग किया, जिसमें कोशिकाओं के बीच के स्थानों से तरल एकत्र करने के लिए मस्तिष्क में एक सूक्ष्म प्रोब रखा जाता है, जिससे जानवर को नुकसान नहीं पहुँचता। इसने उन्हें मस्तिष्क के एक्स्ट्रासेलुलर फ्लूइड (extracellular fluid) का एक स्नैपशॉट लेने की अनुमति दी, जो वह माध्यम है जिसके माध्यम से रासायनिक संदेश यात्रा करते हैं। उन्होंने इन नमूनों का विश्लेषण अनटारगेटेड मेटाबोलोमिक्स (untargeted metabolomics) नामक विधि का उपयोग करके किया, जो एक व्यापक रासायनिक स्कैन की तरह कार्य करता है ताकि एक या दो विशिष्ट पदार्थों को खोजने के बजाय एक साथ हजारों अलग-अलग अणुओं की पहचान की जा सके।

शोधकर्ताओं ने सबसे पहले इन जानवरों के मस्तिष्कों की जांच की जिन्हें कभी भी ड्रग्स के संपर्क में नहीं लाया गया था। उन्होंने पाया कि दोनों स्वभाव समूह पहले से ही रासायनिक रूप से भिन्न थे। उच्च संवेदनशीलता से जुड़े स्वभाव वाले जानवरों में, अधिक लचीले समकक्षों की तुलना में तनाव-प्रतिक्रिया रसायनों, ऊर्जा-उत्पादक अणुओं और अमीनो एसिड (जो न्यूरोट्रांसमीटर के रूप में कार्य करते हैं) के विभिन्न स्तर देखे गए। ये अंतर मामूली उतार-चढ़ाव नहीं थे, बल्कि एक मौलिक रूप से भिन्न रासायनिक आधार (baseline) का प्रतिनिधित्व करते थे, जो यह सुझाव देता है कि व्यसन का जोखिम किसी भी ड्रग के आने से बहुत पहले मस्तिष्क की रसायन विज्ञान में ही अंकित होता है। अध्ययन ने पुष्टि की कि ये वंशानुगत स्वभाव जीवित मस्तिष्क में अद्वितीय, मापने योग्य न्यूरोकेमिकल अवस्थाओं के अनुरूप होते हैं।

इसके बाद, टीम ने जानवरों में कोकीन की एक एकल खुराक, विशेष रूप से 15 मिलीग्राम/किलोग्राम, डाली ताकि यह देखा जा सके कि मस्तिष्क की रसायन विज्ञान कैसे प्रतिक्रिया करती है। ड्रग ने दोनों समूहों के मेटाबॉलिक परिदृश्य में एक गहरा बदलाव किया, जिससे अमीनो एसिड, प्यूरीन और अराचिडोनिक एसिड से संबंधित पथों के साथ-साथ संज्ञानात्मक (cognition) प्रक्रियाओं से जुड़े अणुओं में परिवर्तन हुआ। हालांकि, सबसे आश्चर्यजनक निष्कर्ष तब सामने आया जब ड्रग दिए जाने के बाद दोनों समूहों की तुलना की गई। जबकि कोकीन ने दोनों समूहों की रसायन विज्ञान को बदल दिया, इसने वास्तव में उनके बीच के अंतर को कम कर दिया। पूर्व-मौजूद रासायनिक अंतरों में से कई, जो संवेदनशील समूह को लचीले समूह से अलग करते थे, ड्रग दिए जाने के बाद कम स्पष्ट हो गए। यह सुझाव देता है कि हालांकि दोनों समूह अलग-अलग स्थानों से शुरू करते हैं, लेकिन ड्रग उनके न्यूरोकेमिकल अवस्थाओं को एक समान स्थिति की ओर धकेल देता है, जो यह दर्शाता है कि आनुवंशिक रेखाएं एक ही रासायनिक चुनौती के प्रति अलग तरह से प्रतिक्रिया करती हैं।

ये निष्कर्ष स्पष्ट रूप से दिखाते हैं कि मस्तिष्क का रसायन विज्ञान किस प्रकार स्वभाव और ड्रग के प्रति तत्काल प्रतिक्रिया का आधार बनता है। यह दिखाते हुए कि विशिष्ट भावनात्मक लक्षण जीवित मस्तिष्क में विशिष्ट, मापने योग्य रासायनिक हस्ताक्षरों से जुड़े हैं, यह अध्ययन व्यसन की ओर ले जाने वाले मार्गों को समझने का एक नया तरीका प्रदान करता है। अनुसंधान प्रदर्शित करता है कि इन विवो मेटाबोलोमिक्स (in vivo metabolomics), यानी जीवित शरीर में रसायनों का अध्ययन, मस्तिष्क के उन छिपे हुए कार्यों को प्रकट कर सकता है जो पहले अदृश्य थे। यह दृष्टिकोण केवल एकल अणुओं की पहचान नहीं करता है बल्कि रासायनिक अंतःक्रियाओं के संपूर्ण नेटवर्क का मानचित्रण करता है, जो मस्तिष्क स्वास्थ्य और विकारों के प्रति संवेदनशीलता को नियंत्रित करने वाली जटिल प्रणालियों को समझने के लिए एक ढांचा प्रदान करता है।