Characterizing regional and network-level gray matter alterations in pediatric Tourette syndrome using multimodal morphometric analysis
यह अध्ययन यह प्रकट करने के लिए मल्टीमॉडल मॉर्फोमेट्रिक विश्लेषण का उपयोग करता है कि बाल चिकित्सा टौरेट सिंड्रोम अलग-थलग क्षेत्रीय ग्रे मैटर असामान्यताओं के बजाय वितरित संवेदी-मोटर संबंधी संरचनात्मक सह-परिवर्तन (स्ट्रक्चरल कोवैरिएंस) द्वारा अभिलक्षित है, जिसमें संवर्धित नेटवर्क अभिव्यक्ति संभावित रूप से कम मोटर टिक गंभीरता से जुड़े अनुकूल न्यूरोडेवलपमेंटल रीमॉडलिंग को दर्शाती है।
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मानव मस्तिष्क एक स्थिर अंग नहीं है; यह एक ऐसा परिदृश्य है जो हमारे बढ़ने, सीखने और अनुकूलन करने के साथ खुद को बदलता और नया आकार देता है। न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों (neurodevelopmental disorders) के अध्ययन में, वैज्ञानिक अक्सर इन बदलावों को समझने के लिए देखते हैं कि क्या गलत हो रहा है। टौरेट सिंड्रोम (Tourette syndrome) एक ऐसा ही विकार है, जो बचपन में शुरू होता है और अनैच्छिक गतिविधियों और ध्वनियों से परिभाषित होता है जिन्हें 'टिक्स' (tics) कहा जाता है। दशकों से, शोधकर्ता मस्तिष्क के ग्रे मैटर (gray matter) में इस स्थिति के भौतिक हस्ताक्षर खोजने का प्रयास कर रहे हैं, जो वह कोमल ऊतक है जहाँ तंत्रिका कोशिकाएं संचार करती हैं। उन्होंने मस्तिष्क की विस्तृत तस्वीरें लेने के लिए शक्तिशाली मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग का उपयोग किया है, इस उम्मीद में कि वे ऐसे क्षेत्रों को पहचान सकें जो स्वस्थ लोगों की तुलना में बहुत बड़े, बहुत छोटे या अलग आकार के हैं। हालाँकि, इन अध्ययनों के परिणाम निराशाजनक रूप से असंगत रहे हैं। कुछ अध्ययन एक स्थान पर परिवर्तन पाते हैं, जबकि अन्य उन्हें पूरी तरह से अलग जगह पर पाते हैं। इस भ्रम ने वैज्ञानिकों को यह सोचने पर मजबूर कर दिया है कि क्या वे मस्तिष्क को सही तरीके से देख रहे हैं, शायद वे ऊतक के अलग-थलग द्वीपों के बजाय उन्हें जोड़ने वाले विशाल नेटवर्क पर बहुत अधिक ध्यान केंद्रित कर रहे हैं।
चीन के शोधकर्ताओं का एक नया अध्ययन दो अलग-अलग दृष्टिकोणों से एक साथ टौरेट सिंड्रोम वाले बच्चों के मस्तिष्क को देखकर इस पहेली को सुलझाने का प्रयास करता है। टीम ने इस विकार वाले 112 बच्चों और समान आयु एवं लिंग के 60 स्वस्थ बच्चों के मैग्नेटिक रेजोनेंस चित्र एकत्र किए। केवल विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों के आकार को मापने के बजाय, उन्होंने यह भी देखा कि मस्तिष्क के विभिन्न हिस्से एक समूह के रूप में एक साथ कैसे बदलते हैं। उन्होंने एक ऐसी विधि का उपयोग किया जो मस्तिष्क को एक जटिल जाल (web) की तरह मानती है, जो उन पैटर्न की तलाश करती है जहाँ कई क्षेत्र एक साथ आकार में बढ़ते या घटते हैं। इस दृष्टिकोण ने उन्हें न केवल यह देखने की अनुमति दी कि मस्तिष्क कहाँ भिन्न है, बल्कि यह भी कि वे अंतर पूरे अंग में कैसे व्यवस्थित हैं।
शोधकर्ताओं ने पहले पारंपरिक तरीके से मस्तिष्क का अवलोकन किया, जिसमें छवि के प्रत्येक सूक्ष्म घन (cube) के ग्रे मैटर के आयतन (volume) को मापा गया। उन्होंने पाया कि टौरेट सिंड्रोम वाले बच्चों के मस्तिष्क के दाहिनी ओर के एक विशिष्ट क्षेत्र में ग्रे मैटर का आयतन अधिक था, जो ऊपर और पीछे की ओर स्थित है। यह क्षेत्र सेंसरिमोटर कॉर्टेक्स (sensorimotor cortex) का हिस्सा है, जो गतिविधियों की योजना बनाने और उन्हें निष्पादित करने के लिए जिम्मेदार क्षेत्र है। हालाँकि, जब उन्होंने उसी स्थान में ऊतक के घनत्व (density) को मापा—अर्थात कोशिकाएं कितनी घनी भरी हुई हैं—तो उन्हें विकार वाले बच्चों और स्वस्थ नियंत्रण समूहों के बीच कोई अंतर नहीं मिला। यह सुझाव देता है कि इन बच्चों में परिवर्तन ऊतक के अधिक सघन या सघन होने का मामला नहीं है, बल्कि उस क्षेत्र के समग्र द्रव्यमान या पैमाने में बदलाव है।
बड़ी तस्वीर को समझने के लिए, टीम ने फिर नेटवर्क-आधारित विश्लेषण लागू किया। इस पद्धति ने खुलासा किया कि टौरेट सिंड्रोम में मस्तिष्क के परिवर्तन केवल दाहिनी ओर के उस एकल स्थान तक सीमित नहीं हैं। इसके बजाय, विकार एक व्यापक, समन्वित संरचनात्मक परिवर्तनों के पैटर्न से जुड़ा है जो मस्तिष्क के दोनों पक्षों में फैला हुआ है। इस नेटवर्क में वे गति क्षेत्र शामिल हैं जो पहले के विश्लेषण में पाए गए थे, लेकिन यह पैरिएटल लोब्स (parietal lobes) तक भी पहुँचता है, जो संवेदी जानकारी को संसाधित करने में मदद करते हैं, थैलेमस (thalamus), जो संकेतों के रिले स्टेशन के रूप में कार्य करता है, और सेरिबेलम (cerebellum), जो गति को सूक्ष्म रूप से नियंत्रित करता है। टौरेट सिंड्रोम वाले बच्चों में, इस पूरे नेटवर्क में उच्च स्तर की अभिव्यक्ति (expression) देखी गई, जिसका अर्थ है कि इस जाल के भीतर संरचनात्मक संबंध स्वस्थ बच्चों की तुलना में अधिक स्पष्ट थे।
शायद सबसे आश्चर्यजनक खोज यह थी कि यह मस्तिष्क पैटर्न बच्चों के लक्षणों से कैसे संबंधित था। शोधकर्ताओं ने पूछा कि क्या इस मस्तिष्क नेटवर्क की मजबूती बच्चे के टिक्स की गंभीरता की भविष्यवाणी करती है। उन्होंने एक स्पष्ट और प्रति-सहज (counterintuitive) संबंध पाया: बच्चे के मस्तिष्क में यह नेटवर्क जितना अधिक मजबूत था, उसके मोटर टिक्स उतने ही हल्के थे। यह खोज इस सरल विचार को चुनौती देती है कि एक अधिक असामान्य मस्तिष्क संरचना हमेशा अधिक गंभीर बीमारी का संकेत देती है। इसके बजाय, यह सुझाव देता है कि यह उन्नत नेटवर्क मस्तिष्क का अपना मुकाबला करने का तरीका हो सकता है। ऐसा प्रतीत होता है कि टौलेट सिंड्रोम वाले बच्चे का विकसित होता मस्तिष्क स्वयं को पुनर्गठित कर रहा है, इन विशिष्ट कनेक्शनों को मजबूत कर रहा है ताकि अनैच्छिक गतिविधियों को नियंत्रित और दबाने में मदद मिल सके। तथ्य यह है कि यह पैटर्न केवल मोटर टिक्स से जुड़ा था न कि वोकल टिक्स या इस स्थिति के कारण होने वाले भावनात्मक संकट से, यह शारीरिक गति को नियंत्रित करने के लिए एक विशिष्ट जैविक तंत्र की ओर इशारा करता है।
इस अध्ययन ने मस्तिष्क के अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण सबक भी दिया। केवल एक प्रकार के माप, जैसे कि ऊतक घनत्व, पर निर्भर रहकर, शोधकर्ता यह निष्कर्ष निकाल सकते थे कि इन बच्चों में कोई महत्वपूर्ण संरचनात्मक अंतर नहीं था। यह केवल आयतन और नेटवर्क पैटर्न के संयोजन से ही स्पष्ट हुआ। यह सुझाव देता है कि टौरेट सिंड्रोम में भौतिक परिवर्तन जटिल और बहु-स्तरीय हैं, जिनमें मस्तिष्क के क्षेत्रों का आकार और उन क्षेत्रों के एक टीम के रूप में कार्य करने का तरीका, दोनों शामिल हैं। हालाँकि अध्ययन कोई इलाज प्रदान नहीं करता है, लेकिन यह परिदृश्य का एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है, जो दिखाता है कि इस विकार के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया एक साधारण दोष नहीं है, बल्कि विकास और परिवर्तन की एक गतिशील और संभावित रूप से अनुकूलन योग्य प्रक्रिया है।
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