D2-MSNs in the nucleus accumbens core are the primary factor limiting forced treadmill running

कई लोगों के लिए, व्यायाम का विचार शरीर की हिलने-डुलने की इच्छा और प्रयास के प्रति मन के प्रतिरोध के बीच एक संघर्ष है। जबकि कुछ लोग केवल आनंद के लिए दौड़ते हैं, अन्य खुद को ट्रेडमिल पर केवल इसलिए पाते हैं क्योंकि वे महसूस करते हैं कि उन्हें ऐसा करना चाहिए, जो अक्सर एक ऐसी घबराहट या अरुचि की ओर ले जाता है जिसके कारण वे वास्तव में थकने से पहले ही हार मान लेते हैं। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि मस्तिष्क में एक रिवॉर्ड सिस्टम (पुरस्कार प्रणाली) होता है, जो कोशिकाओं का एक नेटवर्क है जो यह तय करता है कि कोई क्रिया सुखद है या दुखद, लेकिन वह सटीक तंत्र क्या है जो किसी व्यक्ति को रुकने के लिए कहता है जब गतिविधि जबरदस्ती की गई हो और अप्रिय हो, यह एक रहस्य बना हुआ है। यह प्रश्न शारीरिक स्वास्थ्य और तंत्रिका विज्ञान (न्यूरोसाइंस) के संगम पर स्थित है, जो यह खोजता है कि मस्तिष्क कभी-कभी गेटकीपर (द्वारपाल) की तरह क्यों कार्य करता है, और तब भी गति को रोक देता है जब मांसपेशियां और आगे जाने में सक्षम होती हैं।

ईस्ट चाइना नॉर्मल यूनिवर्सिटी और शंघाई मेंटल हेल्थ सेंटर के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब एक विशिष्ट न्यूरल सर्किट (तंत्रिका परिपथ) का पता लगाया है जो इस गेटकीपर के रूप में कार्य करता प्रतीत होता है। चूहों को ट्रेडमिल पर रखकर अध्ययन करते हुए, उन्होंने पाया कि 'न्यूक्लियस एकम्बेंस' नामक मस्तिष्क के एक गहरे क्षेत्र में कोशिकाओं का एक विशेष समूह शरीर को रुकने का संकेत देने के लिए जिम्मेदार है। यह क्षेत्र प्रेरणा और भावना को संसाधित करने के लिए जाना जाता है, लेकिन शोधकर्ताओं ने पाया कि पूरा क्षेत्र महत्वपूर्ण नहीं है, बल्कि इसके भीतर एक विशिष्ट उप-क्षेत्र और एक विशिष्ट प्रकार की कोशिका महत्वपूर्ण है। जब चूहों को दौड़ने के लिए मजबूर किया गया, तो ये कोशिकाएं अतिसक्रिय हो गईं, जिससे एक मजबूत संकेत मिला जिसने प्रभावी रूप से जानवर को हार मानने के लिए कहा।

यह समझने के लिए कि यह कैसे काम करता है, वैज्ञानिकों को पहले यह देखने की आवश्यकता थी कि दो सप्ताह तक चूहे को ट्रेडमिल पर दौड़ने के लिए मजबूर करने पर उसके मस्तिष्क के भीतर क्या हो रहा था। उन्होंने इन चूहों की तुलना उन अन्य चूहों से की जो बिना हिले-डुले एक स्थिर ट्रेडमिल पर बैठे रहे। सक्रिय मस्तिष्क कोशिकाओं को उजागर करने वाली एक तकनीक का उपयोग करते हुए, उन्होंने देखा कि मजबूर होकर दौड़ने वाले चूहों में 'D2-मीडियम स्पाइनी न्यूरॉन' नामक एक विशिष्ट प्रकार के न्यूरॉन में गतिविधि में उल्लेखनीय वृद्धि हुई। ये कोशिकाएं न्यूक्लियस एकम्बेंस में पाई जाती हैं, जो प्रेरणा का एक केंद्र है, लेकिन शोधकर्ताओं ने गौर किया कि यह गतिविधि पूरे केंद्र में समान नहीं थी। यह 'कोर' (केंद्र) के एक छोटे से हिस्से में केंद्रित थी, जबकि एक पड़ोसी हिस्से जिसे 'शेल' (आवरण) कहा जाता है, वहां बहुत कम परिवर्तन देखा गया। इससे यह संकेत मिला कि 'कोर' वह विशिष्ट स्थान था जहां मस्तिष्क मजबूर व्यायाम की अप्रियता को संसाधित कर रहा था।

टीम ने और गहराई से देखने के लिए कि ये सक्रिय कोशिकाएं कैसे व्यवहार कर रही हैं, चूहों के मस्तिष्क ऊतक के सूक्ष्म स्लाइस निकाले और कोर में D2-मीडियम स्पाइनी न्यूरॉन्स के विद्युत संकेतों को मापा। उन्होंने पाया कि दो सप्ताह के मजबूर दौड़ने के बाद, ये न्यूरॉन्स बहुत अधिक उत्तेजक हो गए थे। वे अधिक बार विद्युत स्पाइक्स (विद्युत झटके) छोड़ रहे थे और मस्तिष्क के अन्य हिस्सों से अधिक मजबूत उत्तेजक संकेत प्राप्त कर रहे थे। इसके विपरीत, शेल क्षेत्र में उसी प्रकार के न्यूरॉन्स में ऐसे परिवर्तन नहीं देखे गए। यह इंगित करता है कि मजबूर व्यायाम ने कोर में कोशिकाओं की वायरिंग और संवेदनशीलता को भौतिक रूप से बदल दिया था, जिससे वे गतिविधि के तनाव के प्रति अधिक संवेदनशील हो गए थे।

यह साबित करने के लिए कि ये विशिष्ट कोशिकाएं वास्तव में चूहों को दौड़ना बंद करने के लिए मजबूर कर रही थीं, शोधकर्ताओं ने एक सूक्ष्म प्रयोग किया। उन्होंने 'कीमोजेनेटिक्स' नामक एक विधि का उपयोग करके कोर में केवल इन D2-मीडियम स्पाइनी न्यूरॉन्स की गतिविधि को अस्थायी रूप से बंद कर दिया। उन्होंने चूहों के मस्तिष्क में एक वायरस इंजेक्ट किया जिसने उन्हें एक साधारण ड्रग इंजेक्शन के माध्यम से इन कोशिकाओं को बंद करने की अनुमति दी। जब उन्होंने अधिकतम सहनशक्ति परीक्षण से पहले चूहों को दवा दी, तो परिणाम चौंकाने वाले थे। जिन चूहों के "स्टॉप सिग्नल" को बंद कर दिया गया था, वे नियंत्रण चूहों की तुलना में थकान से पहले काफी लंबी दूरी और अधिक समय तक दौड़ने में सक्षम थे। दवा ने उन्हें तेज या मजबूत नहीं बनाया था; इसने केवल उस आंतरिक ब्रेक को हटा दिया था जो उन्हें हार मानने के लिए कह रहा था।

शोधकर्ताओं ने यह सुनिश्चित करने के लिए भी जांच की कि क्या दवा या इंजेक्शन प्रक्रिया स्वयं सुधार का कारण नहीं थी। उन्होंने उन्हीं परीक्षणों को उन चूहों पर चलाया जिन्हें एक हानिरहित इंजेक्शन दिया गया था, और उन चूहों में कोई परिवर्तन नहीं देखा गया। इससे पुष्टि हुई कि विस्तारित सहनशक्ति सीधे तौर पर कोर में विशिष्ट न्यूरॉन्स को शांत करने के कारण हुई थी। यह अध्ययन बताता है कि सामान्य परिस्थितियों में, जब किसी जानवर को कुछ अप्रिय करने के लिए मजबूर किया जाता है, तो न्यूक्लियस एकम्बेंस के कोर में ये न्यूरॉन्स अत्यधिक सक्रिय हो जाते हैं। वे एक केंद्रीय ब्रेक के रूप में कार्य करते हैं, जो तनाव और आनंद की कमी को रुकने के कारण के रूप में व्याख्या करते हैं, जो शरीर को अत्यधिक परिश्रम से बचाता है लेकिन व्यायाम को छोड़ने की ओर भी ले जाता है।

यह खोज इस बात पर प्रकाश डालती है कि मस्तिष्क स्वैच्छिक व्यायाम बनाम मजबूर व्यायाम को कैसे अलग तरह से संभालता है। जब कोई व्यक्ति या जानवर हिलना-डुलना चुनता है, तो मस्तिष्क की रिवॉर्ड प्रणाली उस व्यवहार को प्रोत्साहित करती है। लेकिन जब गति को मजबूर किया जाता है, तो एक अलग मार्ग सक्रिय हो जाता है, जिसमें विशेष रूप से न्यूक्लियस एकम्बेंस के कोर में ये D2-मीडियम स्पाइनी न्यूरॉन शामिल होते हैं। वे अरुचि की भावना को रुकने के आदेश में बदल देते हैं। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि इसने मनुष्यों के लिए व्यायाम के पालन की समस्या को हल कर दिया है, न ही यह लोगों को दौड़ने से प्यार करने के लिए एक सरल गोली का सुझाव देता है। हालांकि, यह एक स्पष्ट जैविक स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि मजबूर व्यायाम को बनाए रखना इतना कठिन क्यों लगता है। यह एक विशिष्ट तंत्र की पहचान करता है जो दृढ़ता को सीमित करता है, जो भविष्य के अनुसंधान के लिए एक नया लक्ष्य प्रदान करता है कि कैसे उन लोगों की मदद की जा सके जो व्यायाम की दिनचर्या बनाए रखने के लिए संघर्ष करते हैं, विशेष रूप से वे जिन्हें स्वास्थ्य कारणों से मजबूर किया जाता है लेकिन उनमें निरंतर जारी रखने के लिए आंतरिक प्रेरणा की कमी होती है।