High-frequency oscillations arise through distinct mechanisms in models of α- synucleinopathy and channelopathy-induced epilepsy

कल्पना कीजिए कि आपका मस्तिष्क एक हलचल भरा शहर है जहाँ अरबों छोटे संदेशवाहक (न्यूरॉन्स) लगातार बातें कर रहे हैं, आपके विचारों, यादों और गतिविधियों को सुचारू रूप से चलाने के लिए विद्युत संकेत भेज रहे हैं। आमतौर पर, यह शहर एक स्थिर, लयबद्ध पृष्ठभूमि शोर के साथ चलता रहता है। लेकिन कभी-कभी, यह शहर थोड़ा अधिक उत्साहित हो जाता है। मस्तिष्क विज्ञान की दुनिया में, वैज्ञानिक दशकों से इन विद्युत संकेतों को सुन रहे हैं, उन विशिष्ट "ग्लिच" (खराबी) की तलाश कर रहे हैं जो हमें बता सकें कि कुछ गलत है। उनके द्वारा पाए गए सबसे दिलचस्प ग्लिच में से एक है हाई-फ्रीक्वेंसी ऑसिलेशन्स (HFOs)। इन्हें मस्तिष्क के रेडियो सिग्नल में बहुत तेज़, सूक्ष्म स्टैटिक (शोर) या एक तीखी सीटी जैसी आवाज़ के रूप में समझें।

लंबे समय तक, डॉक्टरों और शोधकर्ताओं ने इन चीखों पर तभी ध्यान दिया जब उन्होंने मिर्गी (epilepsy) वाले लोगों में इन्हें देखा, जो एक ऐसी स्थिति है जहाँ मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि अनियंत्रित हो जाती है, जिससे दौरे पड़ते हैं। उन्होंने महसूस किया कि ये तेज़ झोंके अक्सर दौरे से ठीक पहले या उसके दौरान होते हैं, जो एक चेतावनी के संकेत की तरह काम करते हैं। लेकिन हाल ही में, वैज्ञानिकों ने देखा कि ये समान तेज़ झोंके न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों जैसे अल्जाइमर और लेवी बॉडी डिमेंशिया (DLB) वाले लोगों में भी दिखाई दे रहे हैं, भले ही उन लोगों को दौरे न पड़ रहे हों। इसने एक बड़ा सवाल खड़ा कर दिया है: क्या ये मस्तिष्क की "चीखें" केवल एक सामान्य विद्युत तूफान का संकेत हैं, या ये अलग-अलग बीमारियों में अलग-अलग कारणों से आती हैं? यदि हम यह पता लगा सकें कि ये कैसे उत्पन्न होती हैं, तो हम इन बीमारियों को जल्दी पहचानने का एक नया तरीका खोज सकते हैं, शायद याददाश्त खोने या भ्रम होने से भी पहले।

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मस्तिष्क की दो अलग-अलग "स्टैटिक" समस्याएँ

इस अध्ययन में, UCLA के शोधकर्ताओं ने दो बहुत ही अलग प्रकार के "मस्तिष्क शहरों" के साथ जासूसी करने का निर्णय लिया, जो विद्युत समस्याओं के लिए जाने जाते थे। वे यह देखना चाहते थे कि क्या दोनों जगहों पर "स्टैटिक" (HFOs) एक जैसा सुनाई देता है या शोर अलग-अलग स्रोतों से आ रहा है।

दो संदिग्ध:

1. "चैनल" शहर (Kcna1-/- चूहे): एक ऐसे शहर की कल्पना करें जहाँ इमारतों में बिजली आने और जाने वाले दरवाजे टूटे हुए हैं। इन चूहों में एक आनुवंशिक खराबी है जो उनके मस्तिष्क की कोशिकाओं में एक विशिष्ट प्रकार के दरवाजे (पोटेशियम चैनल) को तोड़ देती है। क्योंकि दरवाजे अटके हुए हैं, मस्तिष्क बहुत अधिक उत्तेजित हो जाता है, जिससे मिर्गी होती है। यह एक ऐसे शहर की तरह है जहाँ टूटी हुई ट्रैफिक लाइट प्रणाली के कारण लगातार जाम लगा रहता है।
2. "प्रोटीन" शहर (A53T चूहे): एक ऐसे शहर की कल्पना करें जहाँ कचरा उठाने वाले (प्रोटीन) कचरे को गलत जगहों पर डाल रहे हैं। इन चूहों में एक उत्परिवर्तन (mutation) है जो अल्फा-सिन्यूक्लिन नामक प्रोटीन के गुच्छे बनाने का कारण बनता है, जैसा कि लेवी बॉडी डिमेंशिया (DLB) में होता है। यह कचरे का जमाव मस्तिष्क की कोशिकाओं के बीच संचार को बाधित करता है, जिससे अंततः डिमेंशिया हो जाता है। यह एक ऐसे शहर की तरह है जहाँ सड़कों पर मलबा जमा है, जिससे यातायात धीमा हो गया है और दुर्घटनाएं हो रही हैं।

जांच:
वैज्ञानिकों ने दोनों समूहों के चूहों के मस्तिष्क की सतह पर सूक्ष्म माइक्रोफोन (इलेक्ट्रोड) लगाए। उन्होंने 24 घंटे लगातार मस्तिष्क के रेडियो को सुना, चूहों के जागने, गहरी नींद में होने या सपने देखने के दौरान सब कुछ रिकॉर्ड किया। वे विशेष रूप से 250–500 Hz की उच्च-आवृत्ति (frequency) वाले उन तीखे शोरों की तलाश कर रहे थे (एक ऐसी आवृत्ति जो इतनी उच्च है जैसे मस्तिष्क के लिए कोई 'डॉग व्हिसल' हो)।

उन्हें क्या मिला:
दोनों समूहों के चूहों में सामान्य, स्वस्थ चूहों की तुलना में इन उच्च-आवृत्ति वाले शोरों की संख्या अधिक थी। इसलिए, "स्टैटिक" निश्चित रूप से दोनों "चैनल" शहर और "प्रोटीन" शहर में मौजूद था। लेकिन जब शोधकर्ताओं ने शोर की तुलना करने के लिए ज़ूम किया, तो उन्हें एहसास हुआ कि दोनों शहर पूरी तरह से अलग तरीकों से शोर कर रहे थे।

• वॉल्यूम और तीव्रता: "प्रोटीन" शहर (A53T चूहे) बहुत अधिक तेज़ था। इसमें "चैनल" शहर के मुकाबले बहुत अधिक उच्च-आवृत्ति वाले झोंके थे। वास्तव में, प्रोटीन शहर में ये झोंके इतने बार होते थे कि वे "चैनल" शहर के झोंकों की तुलना में अधिक सामान्य थे।
• पिच और लंबाई: "स्टैटिक" केवल तेज़ ही नहीं था; यह अधिक तीखा (high-pitched) भी था और लंबे समय तक बना रहता था। A53T चूहों के झोंकों की आवृत्ति अधिक थी और वे Kcna1-/- चूहों के छोटे, कम पिच वाले झोंकों की तुलना में अधिक समय तक चलते थे।
• यह कब होता है: यह सबसे बड़ा सुराग था। "प्रोटीन" शहर में, सबसे तेज़ स्टैटिक तब हुआ जब चूहे गहरी, नॉन-आरईएम (non-REM) नींद में थे। यह वही समय है जब मस्तिष्क की अन्य समस्याओं (जैसे "इंटरिक्टल स्पाइक्स", जो बिजली की छोटी चिंगारियों की तरह हैं) के सबसे आम होने का समय होता है। हालाँकि, "चैनल" शहर में, यह स्टैटिक हर समय होता था, चाहे चूहे जाग रहे हों या सो रहे हों।

बड़ा खुलासा:
शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि भले ही दोनों प्रकार के चूहों में ये उच्च-आवृत्ति वाले झोंके थे, लेकिन वे एक ही जगह से नहीं आ रहे थे और न ही एक ही मशीन द्वारा बनाए जा रहे थे।

• चैनल चूहों में, झोंके सीधे तौर पर बहुत अधिक बिजली बहने देने वाले टूटे हुए दरवाजों का परिणाम लग रहे थे।
• प्रोटीन चूहों में, झोंके ऐसा लग रहा था कि कचरे (प्रोटीन के गुच्छों) के कारण पैदा हुए थे, जो कोशिकाओं के बीच संचार को बिगाड़ रहे थे, जिसमें विशेष रूप से 'टाऊ' (tau) नामक एक अन्य प्रोटीन शामिल था।

अध्ययन बताता है कि ये दो अलग-अलग बीमारियाँ मस्तिष्क के शोर का अपना अनूठा "हस्ताक्षर" (signature) बनाती हैं। तथ्य यह है कि प्रोटीन चूहों में अधिक स्टैटिक था, और यह मुख्य रूप से गहरी नींद के दौरान होता था, यह सुझाव देता है कि डिमेंशिया के कारण होने वाला शोर, जेनेटिक मिर्गी के तंत्र से अलग है।

इसका क्या अर्थ है:
लेखक सावधानी बरतते हुए कहते हैं कि उन्होंने अभी तक पूरी पहेली को हल नहीं किया है। उन्होंने यह साबित नहीं किया कि प्रोटीन वास्तव में शोर कैसे पैदा करते हैं, केवल यह कि शोर मौजूद है और डिमेंशिया के मॉडल में मिर्गी की तुलना में अलग दिखता है। हालाँकि, यह एक बड़ा कदम है। यह सुझाव देता है कि ये उच्च-आवृत्ति वाले झोंके डॉक्टरों के लिए सुनने के लिए एक नया "कान" बन सकते हैं। यदि हम डिमेंशिया की विशिष्ट "आवाज़" बनाम मिर्गी की "आवाज़" को पहचानना सीख सकें, तो हम इन बीमारियों का बहुत पहले पता लगा सकते हैं, शायद रोगी के चाबियाँ भूलने या दौरे पड़ने से भी पहले। यह यह समझने जैसा है कि दो अलग-अलग तूफान दूर से समान दिख सकते हैं, लेकिन यदि आप हवा को ध्यान से सुनें, तो आप बिल्कुल बता सकते हैं कि कौन सा तूफान आ रहा है और उसके अनुसार तैयारी कर सकते हैं।