Developmental trajectories organize the assembly of valence circuits in the central amygdala
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि विशिष्ट सेमाफोरिन-परिवार संकेतों जैसे कि Sema3a द्वारा निर्देशित विशिष्ट प्रारंभिक विकासात्मक प्रक्षेपवक्र (trajectories), सेंट्रल अमिगडाला में वैलेंस-विशिष्ट सर्किट के संयोजन को व्यवस्थित करते हैं, जिससे आणविक कार्यक्रमों को अपेटिटिव (appetitive) और एवर्सिव (aversive) व्यवहार संबंधी कार्यों से जोड़ा जा सके।
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प्रत्येक जीवित प्राणी को यह निर्णय लेना पड़ता है, जो अक्सर एक सेकंड के भी छोटे हिस्से में होता है, कि दुनिया में होने वाला एक नया अहसास ऐसी चीज़ है जिसके पास जाना है या जिससे दूर भागना है। एक मीठा स्वाद ऊर्जा और सुरक्षा का संकेत देता है, जबकि एक कड़वा स्वाद ज़हर की चेतावनी देता है। ये निर्णय यादृच्छिक नहीं होते; वे मस्तिष्क की कार्यप्रणाली (सर्किट्री) में गहराई से समाए हुए हैं। स्तनधारियों में, मस्तिष्क के भीतर गहराई में स्थित बादाम के आकार की एक छोटी सी संरचना, जिसे सेंट्रल अमिगडाला कहा जाता है, इन चुनावों के लिए एक कमांड सेंटर के रूप में कार्य करती है। यह संवेदी जानकारी प्राप्त करती है और उन तंत्रिका मार्गों (न्यूरल पाथवे) को व्यवस्थित करने में मदद करती है जो हमें पुरस्कारों की ओर ले जाते हैं या खतरों से दूर करते हैं। दशकों से, वैज्ञानिकों ने इस क्षेत्र के विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं का मानचित्रण किया है और यह समझा है कि कुछ कोशिकाएं सकारात्मक भावनाओं के लिए समर्पित हैं जबकि अन्य नकारात्मक भावनाओं को संभालती हैं। हालाँकि, एक मौलिक रहस्य बना हुआ था: मस्तिष्क इन विशिष्ट सर्किटों का निर्माण वास्तव में कैसे करता है? क्या वे कोशिकाएं जो अंततः हमें खाने या पीने के लिए प्रेरित करेंगी, वे शुरुआत में एक मिश्रित समूह के रूप में होती हैं जो बाद में खुद को अलग करती हैं, या वे जीवन की शुरुआत से ही अपनी विशिष्ट भूमिकाओं के लिए नियत होती हैं?
मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर बायोलॉजिकल इंटेलिजेंस के शोधकर्ताओं की एक टीम ने व्यक्तिगत मस्तिष्क कोशिकाओं की जीवन कहानियों का पता लगाकर अब इस प्रश्न का उत्तर दिया है। उन्होंने पाया कि मस्तिष्क अपने भावनात्मक सर्किटों का निर्माण कोशिकाओं के एक सामान्य समूह को छाँटकर नहीं करता है। इसके बजाय, "एपिटिटिव" (वे जो हमें पुरस्कारों की ओर ले जाती हैं) और "एवर्सिव" (वे जो हमें खतरे से दूर ले जाती हैं) बनने वाली कोशिकाएं जन्म लेने के तुरंत बाद एक-दूसरे से अलग हो जाती हैं। ये दो समूह विकासशील भ्रूण के अलग-अलग पड़ोस से उत्पन्न होते हैं और विकास के पूरी तरह से अलग रास्तों का अनुसरण करते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह प्रारंभिक अलगाव केवल स्थान का मामला नहीं है; यह एक आणविक निर्देश पुस्तिका (मॉलिक्यूलर इंस्ट्रक्शन मैनुअल) है जो प्रत्येक समूह को यह बताती है कि उसे खुद को कैसे जोड़ना है। विशेष रूप से, ये कोशिकाएं अपने कनेक्शन बनाने के लिए सेमाफोरिन्स (semaphorins) नामक मार्गदर्शन अणुओं के एक परिवार का उपयोग करती हैं। जिस तरह एक निर्माण दल घर के लिए सही पाइप और तार बिछाने हेतु विशिष्ट ब्लूप्रिंट का उपयोग करता है, उसी तरह ये विकसित होती मस्तिष्क कोशिकाएं इन आणविक संकेतों का उपयोग यह सुनिश्चित करने के लिए करती हैं कि "पुरस्कार" सर्किट सूचना के सही स्रोतों से जुड़ जाए और "खतरा" सर्किट अपने स्वयं के स्रोतों से जुड़े।
इस छिपे हुए इतिहास को उजागर करने के लिए, वैज्ञानिकों ने चूहों के सेंट्रल अमिगडाला का कई अलग-अलग चरणों में अध्ययन किया, जो भ्रूण के शुरुआती दिनों से लेकर वयस्कता तक फैला हुआ था। उन्होंने एक साथ हजारों व्यक्तिगत कोशिकाओं के जेनेटिक कोड को पढ़ने के लिए एक शक्तिशाली तकनीक का उपयोग किया, जिससे इस बात का विस्तृत मानचित्र तैयार हुआ कि ये कोशिकाएं समय के साथ कैसे बदलती हैं। कोशिकाओं के जेनेटिक सिग्नेचर का पीछा करते हुए, वे देख सके कि "पुरस्कार" न्यूरॉन बनने का मार्ग और "डर" का न्यूरॉन बनने का मार्ग भ्रूण विकास के लगभग 15वें दिन बहुत पहले ही अलग हो गया था। कोशिकाओं का एक समूह 'लेटरल गैंग्लिओनिक एमिनेन्स' नामक क्षेत्र से आया, जबकि दूसरा समूह 'कॉडल गैंग्लिओनिक एमिनेन्स' से आया। ये दो क्षेत्र भ्रूण में अलग-अलग निर्माण स्थलों की तरह हैं, और प्रत्येक स्थल में पैदा होने वाली कोशिकाएं अलग-अलग कामों के लिए पूर्व-निर्धारित होती हैं। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि ये दो समूह कभी नहीं मिलते; एक ही जनक कोशिका से पैदा हुआ कोशिकाओं का एक ही परिवार कभी भी एक पुरस्कार न्यूरॉन और एक डर न्यूरॉन दोनों को जन्म नहीं दे सकता। वे अलग-अलग वंशावलियों (लीनिएज) में पैदा होते हैं।
फिर अध्ययन में यह पूछा गया कि आगे क्या होता है। यदि कोशिकाएं अलग जन्म लेती हैं, तो उन्हें कैसे पता चलता है कि किन तारों को जोड़ना है? टीम ने इस वायरिंग का मार्गदर्शन करने वाले आणविक निर्देशों को खोजने के लिए हजारों जीन की जांच की। उन्होंने पाया कि कोशिकाएं अपने कनेक्शन बनाने के लिए मार्गदर्शन अणुओं के एक विशिष्ट सेट, सेमाफोरिन्स का उपयोग करती हैं। "पुरस्कार" न्यूरॉन्स में, कुछ सेमाफोरिन्स प्रकाश स्तंभ (बीकन) की तरह कार्य करते हैं, जो मस्तिष्क के अन्य हिस्सों से आने वाले सही संकेतों को आकर्षित करते हैं जिनमें स्वाद और भोजन के बारे में जानकारी होती है। यह परीक्षण करने के लिए कि क्या यह सच है, शोधकर्ताओं ने ऐसे चूहे बनाए जिनमें उनके पुरस्कार न्यूरॉन्स में इन विशिष्ट मार्गदर्शन अणुओं की कमी थी। इन आणविक बीकन्स के बिना, पुरस्कार न्यूरॉन्स अपने स्रोतों से ठीक से जुड़ने में विफल रहे। वे अभी भी खा और पी सकते थे, लेकिन उनके मस्तिष्क ने मीठे स्वाद के आनंद को सामान्य की तुलना में उतना मजबूती से दर्ज नहीं किया। जब उन्हें पानी और चीनी युक्त घोल के बीच चयन करने का विकल्प दिया गया, तो उन्हें यह सीखने में बहुत अधिक समय लगा कि मीठा पानी एक पुरस्कार था। उन्होंने मिठास को चखने की क्षमता नहीं खोई, बल्कि वह सर्किट जो मस्तिष्क को बताता है कि "यह अच्छा है", वह अक्षम रूप से वायर्ड (wired) था।
महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ताओं ने दिखाया कि यह वायरिंग की समस्या विशेष रूप से पुरस्कार न्यूरॉन्स में आने वाले कनेक्शनों (इनपुट) से संबंधित थी। इन न्यूरॉन्स से मस्तिष्क के अन्य हिस्सों में जाने वाले कनेक्शन (आउटपुट) काफी हद तक बरकरार रहे। यह सुझाव देता है कि प्रारंभिक विकासात्मक निर्देश विशेष रूप से सर्किट के इनपुट पक्ष को जोड़ने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि सही जानकारी सही जगह पहुंचे। अध्ययन ने मानव मस्तिष्क को भी देखा और पाया कि वही पैटर्न मौजूद है। मानव सेंट्रल अमिगडाला में समान समूहों की कोशिकाएं होती हैं जो उसी विकासात्मक तर्क का पालन करती हैं, और पुरस्कार एवं भय के सर्किटों को अलग करने के लिए उन्हीं आणविक गाइडों का उपयोग करती हैं। यह इंगित करता है कि हम जो अच्छा है उससे प्यार करना और जो बुरा है उससे बचना सीखते हैं, उसका ब्लूप्रिंट स्तनधारी मस्तिष्क की एक प्राचीन और संरक्षित विशेषता है।
निष्कर्ष इस विचार को चुनौती देते हैं कि मस्तिष्क के भावनात्मक सर्किट एक सामान्य छंटनी प्रक्रिया द्वारा निर्मित होते हैं जो कोशिकाओं के जन्म के बाद होती है। इसके बजाय, मस्तिष्क "प्रारंभिक विशेषज्ञता" (अर्ली स्पेशलाइजेशन) की रणनीति अपनाता है। एक कोशिका की पहचान—कि वह भोजन खोजने में मदद करेगी या खतरे से भागने में—इस बात से निर्धारित होती है कि वह कहाँ पैदा हुई है और वह शुरुआत से ही किस विशिष्ट जेनेटिक प्रोग्राम का पालन करती है। इस प्रोग्राम में सही कनेक्शन बनाने के निर्देश शामिल हैं, जो यह सुनिश्चित करते हैं कि मस्तिष्क का भावनात्मक मानचित्र सटीकता के साथ असेंबल किया जाए। इन प्रारंभिक चरणों को समझकर, वैज्ञानिक यह देख सकते हैं कि कैसे हमारे भावनात्मक जीवन की मूलभूत संरचना का निर्माण होता है, और इस प्रारंभिक वायरिंग में त्रुटियां जीवन में बाद में पुरस्कारों या डरों को संसाधित करने में कठिनाइयों का कारण कैसे बन सकती हैं। यह कार्य एक स्पष्ट चित्र प्रदान करता है कि कैसे कुछ विकसित होती कोशिकाओं के सरल, प्रारंभिक निर्णयों से एक जटिल व्यवहार उभरता है।
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