Sex-specific trajectories of adolescent brain maturation and sensorimotor gating after maternal influenza infection in mice
मातृ इन्फ्लुएंजा संक्रमण के माउस मॉडल का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि प्रसवपूर्व वायरल एक्सपोज़र लिंग-विशिष्ट किशोर मस्तिष्क परिपक्वता प्रक्षेपवक्र और अंतर-क्षेत्रीय समन्वय को बाधित करता है, जिससे कि देर किशोरावस्था तक आंशिक संरचनात्मक सुधार के बावजूद दीर्घकालिक संवेदी-मोटर गेटिंग दोष उत्पन्न होते हैं।
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मस्तिष्क का निर्माण स्थल: समय का महत्व क्यों है
कल्पना कीजिए कि आपका मस्तिष्क कोई बनी-बनाई इमारत नहीं है, बल्कि एक विशाल, हलचल भरा निर्माण स्थल है जो तब तक समाप्त नहीं होता जब तक आप अपनी किशोरावस्था के काफी आगे न निकल जाएँ। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि यदि गर्भवती माँ बीमार हो जाए, तो यह बच्चे के मस्तिष्क में कुछ "दरारें" छोड़ सकती है जो हमेशा वैसी ही रहेंगी, जैसे कि एक टूटी हुई खिड़की। लेकिन आधुनिक तंत्रिका विज्ञान (neuroscience) अब यह समझने लगा है कि मस्तिष्क एक निरंतर नवीनीकरण के अधीन जटिल, जीवित शहर की तरह है। सबसे महत्वपूर्ण बात केवल यह नहीं है कि क्या बनाया जा रहा है, बल्कि यह है कि निर्माण दल (construction crews) अपना काम कब और कैसे समन्वित करते हैं।
यहीं पर "मातृ प्रतिरक्षा सक्रियण" (maternal immune activation) की अवधारणा आती है। माँ की प्रतिरक्षा प्रणाली को शहर की सुरक्षा और रखरखाव टीम के रूप में समझें। जब कोई वायरस, जैसे कि फ्लू, हमला करता है, तो यह टीम संक्रमण से लड़ने के लिए अत्यधिक सक्रिय हो जाती है। अतीत में, शोधकर्ताओं ने नकली अलार्म (ऐसे रसायन जो वायरस की नकल करते हैं) का उपयोग यह देखने के लिए किया कि जब यह टीम घबरा जाती है तो क्या होता है। लेकिन एक वास्तविक वायरस एक पूर्ण पैमाने पर दंगे की तरह है: यह एक जटिल, समन्वित प्रतिक्रिया को सक्रिय करता है जिसमें कई अलग-अलग प्रणालियाँ शामिल होती हैं, न कि केवल एक एकल अलार्म बेल। वैज्ञानिक अब पूछ रहे हैं: यदि एक गर्भवती माँ वास्तविक वायरल संक्रमण से लड़ती है, तो क्या यह बच्चे के मस्तिष्क पर केवल एक स्थिर निशान छोड़ देता है, या यह पूरे निर्माण प्रोजेक्ट के शेड्यूल को बिगाड़ देता है, जिससे बच्चा बड़ा होते समय इमारत गलत क्रम में या गलत आकार में बढ़ती है? यह वह प्रश्न है जिसे शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक बहुत ही चतुर, उच्च-तकनीकी दृष्टिकोण का उपयोग करके हल करने का प्रयास किया।
अध्ययन: एक किशोर मस्तिष्क पर वायरल मोड़
इस अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने एक बहुत ही सावधान समय-यात्री वास्तुकार (time-traveling architect) की भूमिका निभाने का निर्णय लिया। उन्होंने गर्भवती चूहों का उपयोग किया और उन्हें गर्भावस्था के एक विशिष्ट क्षण में एक वास्तविक, जीवित फ्लू वायरस (विशेष रूप से एक माउस-एडेप्टेड इन्फ्लुएंजा ए वायरस) दिया। उन्होंने बच्चों की केवल एक बार जाँच नहीं की; उन्होंने उन्हें एक रियलिटी टीवी शो की तरह फॉलो किया, चार अलग-अलग चरणों में सुपर-पावरफुल एमआरआई (MRI) मशीनों के साथ उनके मस्तिष्क को स्कैन किया: 5, 8, 11 और 14 सप्ताह की आयु में। यह प्रारंभिक, मध्य और उत्तर किशोरावस्था से लेकर शुरुआती वयस्कता तक के चूहे के समकक्ष समय को कवर करता है। सभी ब्रेन स्कैनिंग पूरी होने के बाद, उन्होंने चूहों का "सेंसरिमोटर गेटिंग" (sensorimotor gating) के लिए परीक्षण किया।
उस परीक्षण को समझने के लिए, कल्पना करें कि आप एक शोर वाले कमरे में एक दोस्त को बात करते हुए सुनने की कोशिश कर रहे हैं। आपके मस्तिष्क में एक फ़िल्टर होता है जो आपको पृष्ठभूमि के शोर को अनदेखा करने में मदद करता है ताकि आप आवाज़ पर ध्यान केंद्रित कर सकें। यदि यह फ़िल्टर टूटा हुआ है, तो हर छोटी आवाज़ एक चिल्लाहट जैसी लगती है, और आप ध्यान केंद्रित नहीं कर पाते। लैब में, इसे "प्रिपल्स इनहिबिशन" (Prepulse Inhibition - PPI) द्वारा मापा जाता है। यदि एक चूहा एक तेज़ "धमाके" से ठीक पहले एक हल्की "बीप" सुनता है, तो एक स्वस्थ चूहा कम झटकेगा क्योंकि हल्की बीप ने उसे चेतावनी दी थी। एक टूटा हुआ फ़िल्टर वाला चूहा उतनी ही ज़ोर से झटकेगा जैसे कि उसने चेतावनी सुनी ही न हो।
उन्होंने क्या पाया: यह केवल मंजिल के बारे में नहीं, बल्कि यात्रा के बारे में है
शोधकर्ताओं ने पाया कि फ्लू संक्रमण ने केवल मस्तिष्क पर एक एकल, स्थिर "निशान" नहीं छोड़ा। इसके बजाय, इसने पूरी तरह से निर्माण कार्यक्रम (construction schedule) को फिर से लिख दिया।
- मस्तिष्क अलग-अलग गति से बढ़ा: वायरस ने मस्तिष्क के हर हिस्से को एक समान तरीके से प्रभावित नहीं किया। वास्तव में, यह इस बात पर निर्भर करता था कि चूहा नर था या मादा। नर चूहों के लिए, संक्रमण ने बाहरी "शहर की दीवारों" (कॉर्टेक्स) के विकास को बाधित किया, विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जो दृष्टि और गति को संभालते हैं। मादा चूहों के लिए, समस्या अधिक गहराई में थी, जिसने थैलेमस जैसे "केंद्रीय केंद्रों" और हिप्पोकैम्पस (मस्तिष्क के स्मृति केंद्र) के विशिष्ट हिस्सों को प्रभावित किया।
- मस्तिष्क में "ट्रैफिक जाम": सबसे दिलचस्प खोज मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों के बीच बातचीत के बारे में थी। सामान्यतः, जैसे-जैसे मस्तिष्क परिपक्व होता है, विभिन्न क्षेत्र एक समन्वित नृत्य में एक साथ काम करने लगते हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि नर चूहों में, प्रारंभिक-से-मध्य किशोवस्था (लगभग 5 से 8 सप्ताह) के दौरान यह नृत्य अराजक हो गया। मस्तिष्क के क्षेत्रों के बीच संबंध अव्यवस्थित हो गए, जैसे कि एक ट्रैफिक जाम जहाँ कारें गलत दिशा में जा रही हों। दिलचस्प बात यह है कि जब चूहे देर किशोवस्था (11 से 14 सप्ताह) में पहुँचे, तो ट्रैफ़िक साफ होता हुआ दिखाई दिया, और मस्तिष्क का लेआउट फिर से सामान्य दिखने लगा।
- स्थायी समस्या: यहाँ एक मोड़ है। भले ही मस्तिष्क की संरचना वयस्क होने तक ऐसी दिख रही थी जैसे कि वह "ठीक" हो गई हो, लेकिन व्यवहार वैसा नहीं था। जब शोधकर्ताओं ने चूहों का परीक्षण किया, तो फ्लू के संपर्क में आए चूहों का फ़िल्टर अभी भी टूटा हुआ था। वे पृष्ठभूमि के शोर को अनदेखा नहीं कर पा रहे थे; उनका सेंसरिमोटर गेटिंग बाधित था।
- कड़ियों को जोड़ना: एक विशेष गणितीय उपकरण जिसे 'पार्शियल लीस्ट स्क्वायर्स रिग्रेशन' (Partial Least Squares regression) कहा जाता है, का उपयोग करके टीम ने इस टूटे हुए फ़िल्टर को मस्तिष्क के विकास के विशिष्ट तरीके से जोड़ा। उन्होंने पाया कि व्यवहार संबंधी समस्याएं तीन विशिष्ट क्षेत्रों के प्रक्षेपवक्र (trajectory) यानी विकास के पथ से जुड़ी थीं: सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स (जो स्पर्श महसूस करता है), मेडुला, और पोंस (मस्तिष्क के वे हिस्से जो बुनियादी शारीरिक कार्यों को नियंत्रित करते हैं)। ऐसा नहीं था कि ये क्षेत्र केवल "छोटे" थे; बल्कि यह था कि वे एक अजीब, गैर-रेखीय पैटर्न में बढ़े थे जिसे मस्तिष्क बाद में पूरी तरह से ठीक नहीं कर सका।
इसका क्या अर्थ है
यह अध्ययन बताता है कि मातृ वायरल संक्रमण केवल मस्तिष्क के एक हिस्से को नहीं तोड़ता है; यह पूरे निर्माण टाइमलाइन को अराजकता में डाल देता है। यह एक "डेवलपमेंटल विंडो" (विकास संबंधी खिड़की) बनाता है जहाँ मस्तिष्क भ्रमित हो जाता है कि खुद को कैसे वायर (तारों से जोड़ना) किया जाए। भले ही वर्षों बाद एमआरआई स्कैन में मस्तिष्क सामान्य दिखाई दे, लेकिन वह तरीका जिससे वह वहाँ पहुँचा, मायने रखता है। समन्वय खो गया था, और समन्वय का यह नुकसान सूचना को फ़िल्टर करने के तरीके में स्थायी समस्या पैदा करता है।
शोधकर्ता सावधानीपूर्वक नोट करते हैं कि यह चूहों पर किया गया एक अध्ययन था, और हालांकि मस्तिष्क की संरचनाएँ समान हैं, हम निश्चित रूप से यह नहीं कह सकते कि मनुष्यों में यह बिल्कुल इसी तरह होता है। हालाँकि, यह कार्य एक बड़ा कदम है क्योंकि यह हमें एक एकल "टूटे हुए हिस्से" को खोजने के बजाय यह समझने में मदद करता है कि न्यूरोडेवलपमेंटल मुद्दे बढ़ने की एक बाधित प्रक्रिया के बारे में हो सकते हैं। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क के परिपक्व होने का समय उतना ही महत्वपूर्ण है जितना कि स्वयं मस्तिष्क।
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