Neuronal primary cilia are not required for hippocampal circuit function or behavior in adult mice
वयस्क चूहों में आनुवंशिक और व्यवहार संबंधी अध्ययनों का उपयोग करते हुए, यह शोध पत्र प्रदर्शित करता है कि हिप्पोकैम्पल न्यूरॉन्स से प्राथमिक सिलिया (primary cilia) को हटाने से न्यूरोनल उत्तेजकता, सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी, या हिप्पोकैम्पस-निर्भर व्यवहार बाधित नहीं होता है, जो इस प्रचलित धारणा को चुनौती देता है कि ये संरचनाएं परिपक्व मस्तिष्क सर्किट में आवश्यक सिग्नलिंग हब हैं।
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मानव शरीर की लगभग हर कोशिका के भीतर, और चूहों के मस्तिष्क में, एक प्राथमिक सिलियम (primary cilium) नामक एक छोटा, बाल जैसा उभार मौजूद होता है। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों ने इन संरचनाओं को विकास के बेकार अवशेषों के रूप में माना, जैसे कि आंत में अपेंडिक्स होता है। हालांकि, हालिया खोजों ने खुलासा किया है कि मस्तिष्क के प्रारंभिक निर्माण के दौरान, ये सिलिया महत्वपूर्ण कमांड केंद्रों के रूप में कार्य करते हैं। वे रासायनिक संकेत प्राप्त करते हैं जो बढ़ते हुए सेल्स (कोशिकाओं) को बताते हैं कि उन्हें कहाँ जाना है और उन्हें क्या बनना है। जब विकसित होते मस्तिष्क में ये संरचनाएं सही ढंग से नहीं बन पाती हैं, तो इसका परिणाम गंभीर हो सकता है, जिससे विकृतियां और बौद्धिक अक्षमताएं हो सकती हैं। इसने कई शोधकर्ताओं को यह विश्वास करने के लिए प्रेरित किया है कि ये नन्हे एंटीना वयस्क मस्तिष्क में भी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते होंगे, जो आवश्यक हब के रूप में कार्य करते हैं और वयस्क न्यूरॉन्स को सही ढंग से संवाद करने और व्यवहार करने में मदद करते हैं।
वह प्रश्न जो अनुत्तरित रह गया था, वह यह था कि क्या ये संरचनाएं तब भी आवश्यक हैं जब मस्तिष्क पूरी तरह से विकसित हो जाता है। क्या वयस्क न्यूरॉन्स अपने विद्युत संकेतों को भेजने, नई चीजें सीखने या अतीत को याद रखने के लिए अपने प्राथमिक सिलिया पर निर्भर करते हैं? यह जानने के लिए, सेंट जूड चिल्ड्रन्स रिसर्च हॉस्पिटल के शोधकर्ताओं की एक टीम ने वयस्क चूहों के मस्तिष्क से इन संरचनाओं को हटा दिया और देखा कि क्या होता है। उन्होंने हिप्पोकैम्पस (hippocampus) पर ध्यान केंद्रित किया, जो मस्तिष्क के गहरे हिस्से में स्थित समुद्री घोड़े के आकार का एक क्षेत्र है, जो अपनी स्मृति बनाने और स्थान को समझने की भूमिका के लिए प्रसिद्ध है। सटीक आनुवंशिक उपकरणों का उपयोग करके, वे वयस्क चूहों के परिपक्व न्यूरॉन्स में सिलिया बनाने के लिए आवश्यक जीन को हटाने में सक्षम थे, जिससे बाकी शरीर और विकसित होते मस्तिष्क को अछूता रखा गया।
शोधकर्ताओं ने अपने परिणामों को पुख्ता करने के लिए दो अलग-अलग विधियों का उपयोग किया। सबसे पहले, उन्होंने ऐसे चूहे पैदा किए जिनमें एक आनुवंशिक स्विच था जो जानवरों के परिपक्व होने पर विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों में सिलिया बनाने की क्षमता को बंद कर देता था। इसने उन्हें उन चूहों का अध्ययन करने की अनुमति दी जिन्होंने अपना पूरा जीवन इन संरचनाओं के बिना बिताया था। दूसरा, यह संभावना खारिज करने के लिए कि मस्तिष्क ने इन गायब हिस्सों की भरपाई करने के लिए समय के साथ खुद को अनुकूलित कर लिया होगा, उन्होंने वयस्क चूहों के व्यक्तिगत न्यूरॉन्स से सिलिया को परीक्षण करने से कुछ मिनट पहले ही एक उच्च-शक्ति वाले लेजर का उपयोग करके सर्जिकल रूप से हटा दिया। उन्होंने एक अन्य समूह के वयस्क चूहों में सिलिया को हटाने के लिए एक वायरस का भी उपयोग किया। हर मामले में, लक्ष्य एक ही था: यह देखना कि क्या इन नन्हे एंटीना के बिना मस्तिष्क काम करना बंद कर देता है।
जो उन्हें मिला वह आश्चर्यजनक था। परिपक्व न्यूरॉन्स में प्राथमिक सिलिया की पूर्ण अनुपस्थिति के बावजूद, मस्तिष्क बिल्कुल वैसे ही कार्य करता रहा जैसा उसे करना चाहिए। न्यूरॉन्स की विद्युत गतिविधि सामान्य रही। कोशिकाओं ने स्वस्थ कोशिकाओं की तरह ही अपनी शक्ति और समय के साथ संकेत भेजे। जब शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण किया कि ये न्यूरॉन्स एक-दूसरे के साथ कैसे संवाद करते हैं, तो उनके बीच के संबंध उतने ही मजबूत थे, और समय के साथ उन संबंधों को मजबूत करने की क्षमता—जो सीखने के लिए आवश्यक प्रक्रिया है—पूरी तरह से अप्रभावित थी। न्यूरॉन्स भ्रमित, सुस्त या अति-सक्रिय नहीं हुए। वे इस तरह व्यवहार करते रहे जैसे सिलिया वहां कभी थे ही नहीं।
शोधकर्ताओं ने फिर सूक्ष्मदर्शी से वास्तविक दुनिया की ओर रुख किया ताकि यह देख सकें कि क्या चूहे सीख और याद रख सकते हैं। उन्होंने चूहों को स्मृति और व्यवहार को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए परीक्षणों की एक श्रृंखला में रखा। एक परीक्षण में, चूहों ने एक विशिष्ट ध्वनि या एक विशिष्ट कमरे को हल्के, हानिरहित झटके के साथ जोड़ने के बारे में सीखा। दूसरे में, उन्हें पानी के पूल में एक छिपे हुए प्लेटफॉर्म के स्थान को याद रखना था। उन्होंने चिंता, सामाजिक संपर्क और मोटर कौशल के लिए भी परीक्षण किया। हर एक मामले में, बिना सिलिया वाले चूहों ने सिलिया वाले चूहों के समान ही प्रदर्शन किया। उन्होंने कार्यों को जल्दी सीखा, उन्हें कई दिनों बाद भी याद रखा, और उनमें चिंता या सामाजिक अलगाव के कोई लक्षण नहीं दिखे। दुनिया के साथ तालमेल बिठाने और बातचीत करने की उनकी क्षमता एक सामान्य चूहे के समान ही थी।
ये परिणाम तंत्रिका विज्ञान (neuroscience) की एक लंबे समय से चली आ रही धारणा को चुनौती देते हैं। जबकि यह स्पष्ट है कि मस्तिष्क बनाने के लिए प्राथमिक सिलिया अपरिहार्य हैं, यह अध्ययन बताता है कि एक बार मस्तिष्क तैयार हो जाने के बाद इसे चलाने के लिए उनकी आवश्यकता नहीं होती है। निष्कर्ष बताते हैं कि वयस्क हिप्पोकैम्पस में, ये संरचनाएं उन प्रमुख सिग्नलिंग हब के रूप में नहीं हैं जैसा कि कई वैज्ञानिकों का मानना था। मस्तिष्क सीखने और याद रखने की जटिल रसायन विज्ञान को प्रबंधित करने के अन्य तरीके रखता है जो इन नन्हे उभारों पर निर्भर नहीं हैं। इसका मतलब यह नहीं है कि वयस्क मस्तिष्क में सिलिया बेकार हैं; वे तनाव, बीमारी या बुढ़ापे के समय में भूमिका निभा सकते हैं। हालांकि, सामान्य, स्वस्थ स्थितियों के तहत, वयस्क मस्तिष्क उनके बिना भी पूरी तरह से कार्य कर सकता है, जो यह सुझाव देता है कि बचपन से वयस्कता तक मस्तिष्क के काम करने के नियम काफी बदल जाते हैं।
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