Tau deposition patterns within the medial temporal lobe follow the connectivity of the entorhinal and perirhinal cortex – a combined post-mortem and 7T fMRI study
यह संयुक्त पोस्ट-मॉर्टम और 7T fMRI अध्ययन प्रदर्शित करता है कि मेडियल टेम्पोरल लोब के भीतर ताऊ (tau) जमाव के पैटर्न एंटोरिनल और पेरिरहिनल कॉर्टेक्स की अंतर्निहित कार्यात्मक कनेक्टिविटी द्वारा महत्वपूर्ण रूप से आकार लेते हैं, जो यह सुझाव देता है कि नेटवर्क संगठन एमिलॉइडोसिस (amyloidosis) से पहले भी ताऊ के प्रसार को संचालित करता है।
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बढ़ती उम्र के साथ मस्तिष्क में, 'टाऊ' (tau) नामक एक प्रोटीन मिसफोल्ड होकर तंत्रिका कोशिकाओं के भीतर इकट्ठा होना और गुच्छे बनाना शुरू कर सकता है, जिससे न्यूरोफाइब्रिलरी टेंगल्स (neurofibrillary tangles) नामक उलझी हुई संरचनाएं बन जाती हैं। ये टेंगल्स अल्जाइमर रोग की एक प्रमुख पहचान हैं और स्मृति तथा सोचने की क्षमता के नुकसान से निकटता से जुड़े हुए हैं। हालांकि ये टेंगल्स अक्सर मस्तिष्क के एक गहरे हिस्से, जिसे मेडियल टेम्पोरल लोब (medal temporal lobe) कहा जाता है, में सबसे पहले दिखाई देते हैं—जो नई यादें बनाने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है—लेकिन वे हमेशा वहीं नहीं रहते। यदि रोग आगे बढ़ता है, तो ये टेंगल्स मस्तिष्क की बाहरी परतों तक फैल जाते हैं, जिससे व्यापक क्षति होती है। वैज्ञानिकों को लंबे समय से संदेह रहा है कि यह प्रसार यादृच्छिक (random) नहीं है; इसके बजाय, ऐसा प्रतीत होता है कि यह मस्तिष्क की अपनी आंतरिक वायरिंग का अनुसरण करता है, एक जुड़े हुए क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में जाता है। हालांकि, यह स्पष्ट नहीं रह गया था कि यह प्रक्रिया मेडियल टेम्पोरल लोब के उस छोटे, महत्वपूर्ण शुरुआती क्षेत्र के भीतर वास्तव में कैसे शुरू होती है और कैसे चलती है।
इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने मस्तिष्क का अभूतपूर्व विवरण देखने के लिए दो शक्तिशाली विधियों को संयोजित किया। उन्होंने 25 लोगों के मस्तिष्क के ऊतकों (tissue) का परीक्षण किया, जो मृत्यु के बाद प्राप्त हुए थे, और उच्च-शक्ति वाले सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके मेडियल टेम्पोरल लोब के चौदह सूक्ष्म उप-क्षेत्रों में टाऊ टेंगल्स की सटीक संख्या गिनी। यह समझने के लिए कि ये क्षेत्र एक-दूसरे से कैसे बात करते हैं, उन्होंने अल्ट्रा-हाई-रेज़ोल्यूशन मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (MRI) का उपयोग किया—जो एक प्रकार का स्कैन है जो मानक अस्पताल मशीनों की तुलना में बहुत अधिक शक्ति पर कार्य करता है—ताकि 30 स्वस्थ युवाओं में उन समान क्षेत्रों के बीच कार्यात्मक संबंधों (functional connections) का मानचित्रण किया जा सके। भौतिक रूप से टंगल क्षति के मानचित्रों और मस्तिष्क की कनेक्टिविटी के मानचित्रों की तुलना करके, शोधकर्ता देख सके कि क्या रोग का प्रसार कोशिकाओं के बीच संचार के मार्गों का अनुसरण करता है।
अध्ययन ने पुष्टि की कि क्षति समान रूप से वितरित नहीं थी। टाऊ टेंगल्स का उच्चतम स्तर ट्रांसेंटोरिनल कॉर्टेक्स (transentorhinal cortex) और एनटेरोलेटरल एंटोरिनल कॉर्टेक्स (anterolateral entorhinal cortex), साथ ही हिप्पोकैम्पस के CA1 नामक भाग में पाया गया। ये वे क्षेत्र हैं जहाँ रोग आमतौर पर शुरू होता है। शोधकर्ताओं ने एक स्पष्ट पैटर्न पाया: क्षेत्र जो स्वस्थ मस्तिष्क में एक-दूसरे से मजबूती से जुड़े थे, उनमें बीमार मस्तिष्क में टाऊ क्षति का स्तर भी समान था। यह सुझाव देता है कि टेंगल्स यादृच्छिक रूप से एक स्थान से दूसरे स्थान पर नहीं कूदते, बल्कि वे मस्तिष्क के प्राकृतिक पथों के साथ चलते हैं, एक जुड़े हुए क्षेत्र से उसके पड़ोसी क्षेत्र की ओर बढ़ते हैं।
जब टीम ने यह पहचानने की कोशिश की कि कौन सा विशिष्ट शुरुआती बिंदु सबसे अच्छी तरह से भविष्यवाणी करता है कि क्षति आगे कहाँ दिखाई देगी, तो उन्होंने पाया कि एंटोरिनल (entorhinal) और पेरिरिनल (perirhinal) कॉर्टेक्स की कनेक्टिविटी प्रोफाइल सबसे मजबूत मार्गदर्शक थे। ये वे बहुत पहले के क्षेत्र हैं जो रोग के संकेतों को प्रदर्शित करते हैं। डेटा ने दिखाया कि इन प्रारंभिक क्षेत्रों का शेष मेडियल टेम्पोरल लोब के साथ जिस तरह का संबंध है, वह पूरे क्षेत्र में देखे गए टाऊ संचय (accumulation) के पैटर्न से बारीकी से मेल खाता है। यह पैटर्न तब भी बना रहा जब मस्तिष्क में क्षति कम या अधिक थी, जो यह दर्शाता है कि मस्तिष्क की आंतरिक नेटवर्क संरचना रोग की शुरुआत से ही इसे आकार देती है।
शोधकर्ताओं ने यह भी नोट किया कि जबकि एंटोरिनल कॉर्टेक्स क्षति का सबसे प्रारंभिक स्थल है, एक अन्य नजदीकी क्षेत्र जिसे पेरिरिनल कॉर्टेक्स कहा जाता है, ने प्रसार की भविष्यवाणी करने में प्रमुख भूमिका निभाई, भले ही यह आमतौर पर रोग की प्रक्रिया में थोड़ा बाद में प्रभावित होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इसके संबंध समग्र क्षति के पैटर्न के साथ बहुत अच्छी तरह से संरेखित होते हैं। इसके विपरीत, कुछ अन्य क्षेत्र जिनमें उच्च क्षति देखी गई, जैसे हिप्पोकैम्पस का CA1 क्षेत्र, प्रसार की उतनी अच्छी भविष्यवाणी नहीं कर सके, जिसका कारण आंशिक रूप से यह है कि वे मस्तिष्क के अन्य हिस्सों से जुड़े हैं जो अपेक्षाकृत टेंगल्स से मुक्त रहते हैं।
ये निष्कर्ष बताते हैं कि मस्तिष्क के स्मृति केंद्रों के भीतर टाऊ का प्रसार मस्तिष्क की अपनी संरचनात्मक व्यवस्था द्वारा संचालित होता है। अध्ययन यह सिद्ध नहीं करता है कि टेंगल्स इन तारों के साथ भौतिक रूप से यात्रा करते हैं, लेकिन यह दृढ़ता से संकेत देता है कि कोशिकाओं के बीच के संबंध उस मानचित्र को बनाते हैं जिसके माध्यम से रोग आगे बढ़ता है। यह अंतर्दृष्टि हस्तक्षेप (intervention) के लिए एक संभावित अवसर को उजागर करती है। यदि वैज्ञानिक एंटोरिनल और पेरिरिनल कॉर्टेक्स में इन विशिष्ट संबंधों को समझ सकें और संभवतः उन्हें प्रभावित कर सकें, तो वे रोग को पूरे मस्तिष्क में फैलने से पहले धीमा या रोक सकते हैं। यह कार्य इस बात पर जोर देता है कि मस्तिष्क का वायरिंग डायग्राम केवल एक निष्क्रिय संरचना नहीं है, बल्कि एक सक्रिय मार्गदर्शक है कि अल्जाइमर रोग कैसे विकसित होता है।
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