Cortical and Subthalamic Dynamics Associated with Distinct Gait Domains in Parkinson’s Disease
यह अध्ययन पार्किंसन रोग के रोगियों में पूर्ण-शरीर गतिविज्ञान (full-body kinematics) को कॉर्टिकल और सबथैलेमिक तंत्रिका रिकॉर्डिंग के साथ एकीकृत करता है ताकि यह प्रदर्शित किया जा सके कि विशिष्ट चाल डोमेन, विशेष रूप से चाल परिवर्तनशीलता (gait variability), चरण-निर्भर सेंसरिमोटर लो-गामा शक्ति (phase-dependent sensorimotor low-gamma power) से जुड़े हैं, जो लक्षित अनुकूली न्यूरोमॉड्यूलेशन (targeted adaptive neuromodulation) के लिए एक ढांचा प्रदान करता है।
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चलना शरीर की एक ऐसी उपलब्धि है जिसे हम में से अधिकांश लोग बहुत सहजता से लेते हैं, कदमों का एक निर्बाध प्रवाह जिसके लिए मस्तिष्क को दर्जनों मांसपेशियों को एक सटीक लय में समन्वित करने की आवश्यकता होती है। पार्किंसंस रोग से पीड़ित लोगों के लिए, यह स्वचालित प्रक्रिया अक्सर टूट जाती है। यह बीमारी चलने की प्रक्रिया को धीमा, लड़खड़ाहट भरा और अस्थिर बना सकती है, जिससे गिरने का उच्च जोखिम और स्वतंत्रता की हानि हो सकती है। हालांकि दवाएं और डीप ब्रेन स्टिमुलेशन (गहन मस्तिष्क उत्तेजना) कई लक्षणों में मदद कर सकते हैं, लेकिन वे अक्सर चलने की समस्याओं को पूरी तरह से ठीक करने में विफल रहते हैं। ऐसा इसलिए है क्योंकि चलने की विफलता का तरीका हर व्यक्ति के लिए अलग होता है; एक व्यक्ति संतुलन के लिए संघर्ष कर सकता है, दूसरा अपने कदमों की लय के लिए, और दूसरा अपने बाएं और दाएं पैरों के बीच के सामंजस्य के लिए। इन समस्याओं को सटीकता से ठीक करने के लिए, डॉक्टरों को यह समझने की आवश्यकता है कि चलने के पैटर्न का कौन सा विशिष्ट हिस्सा टूटा हुआ है और इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि जब वह विशिष्ट हिस्सा विफल होता है, तो मस्तिष्क क्या कर रहा होता है।
शोधकर्ता लंबे समय से जानते हैं कि मस्तिष्क गति को नियंत्रित करने के लिए विद्युत संकेत भेजता है, और पार्किंसंस में, ये संकेत अक्सर तालमेल से बाहर होते हैं। हालांकि, यह स्पष्ट नहीं था कि विशिष्ट चलने की कठिनाइयाँ इन विद्युत संकेतों पर कैसे मैप होती हैं। ETH ज्यूरिख और यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल ज्यूरिख की एक टीम का एक नया अध्ययन इस पहेली को सुलझाने का लक्ष्य रखता है। लैब में लोगों के चलने का अवलोकन करते हुए और उनकी मस्तिष्क गतिविधि को रिकॉर्ड करते हुए, शोधकर्ताओं ने यह खोजने का प्रयास किया कि व्यक्ति के चलने के तरीके और उनके मस्तिष्क की विद्युत हलचल के बीच सीधा संबंध क्या है। उनका लक्ष्य विशिष्ट मस्तिष्क संकेतों की पहचान करना था जो एक चेतावनी प्रणाली के रूप में कार्य कर सकें, जो भविष्य के उपचार को ठीक से बता सके कि कब और कैसे उत्तेजना (स्टिमुलेशन) को समायोजित किया जाए ताकि व्यक्ति बेहतर चल सके।
इस अध्ययन में पार्किंसंस रोग के दस लोग शामिल थे जिन्हें पहले डीप ब्रेन स्टिमुलेशन के लिए इम्प्लांट मिल चुके थे, जो एक उपचार है जो गति को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए मस्तिष्क के एक गहरे हिस्से, जिसे सबथैलेमिक न्यूक्लियस कहा जाता है, में विद्युत स्पंद (इलेक्ट्रिकल पल्स) भेजता है। टीम ने तुलना समूह के रूप में समान आयु के दस स्वस्थ लोगों को भी भर्ती किया। प्रतिभागियों ने फर्श पर एक 'फिगर-एट' (आठ के आकार के) पथ पर छह मिनट तक चहलकदमी की। चलते समय, शोधकर्ताओं ने एक 3D कैमरा सिस्टम का उपयोग करके उनकी हर हरकत को उच्च सटीकता के साथ ट्रैक किया, जिसमें उनके कदमों की लंबाई, उनकी गति में भिन्नता और उनके हाथ और पैरों के समन्वय जैसे मापदंडों को मापा गया। साथ ही, शोधकर्ताओं ने प्रतिभागियों के सिर की सतह से मोबाइल EEG कैप का उपयोग करके विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड किया, और रोगियों के लिए, उन्होंने उनके मस्तिष्क में स्थापित इम्प्लांट डिवाइस से सीधे विद्युत संकेतों को भी रिकॉर्ड किया।
शोधकर्ताओं ने पहले चलने के डेटा का विश्लेषण किया ताकि वे देख सकें कि क्या वे मरीजों को स्वस्थ समूह के साथ उनके चलने की तुलना के आधार पर समूहों में बांट सकते हैं। उन्होंने पाया कि भले ही सभी मरीज अपनी दवा ले रहे थे और उनकी मस्तिष्क उत्तेजना चालू थी, फिर भी उनके चलने के पैटर्न एक-दूसरे से बहुत अलग थे। चलने के तीस-सात अलग-अलग मापों का विश्लेषण करने के लिए कंप्यूटर का उपयोग करते हुए, उन्होंने मरीजों को दो समूहों में विभाजित किया। एक समूह ऐसे तरीके से चला जो स्वस्थ लोगों के बहुत समान था, जबकि दूसरा समूह काफी अलग तरीके से चला। दिलचस्प बात यह है कि जब शोधकर्ताओं ने पार्किंसंस के लक्षणों को रेट करने के लिए डॉक्टरों द्वारा उपयोग किए जाने वाले मानक चिकित्सा स्कोर को देखा, तो उन्हें इन दोनों समूहों के बीच कोई अंतर नहीं मिला। जो मरीज स्वस्थ लोगों की तरह अधिक चलते थे, उनके मुकाबले जो बहुत अलग तरह से चलते थे, वे मानक नैदानिक परीक्षण में भी उतने ही खराब नहीं दिखे। यह सुझाव देता है कि मानक परीक्षण लोगों के चलने के सूक्ष्म लेकिन महत्वपूर्ण अंतरों को पकड़ने में विफल हो सकते हैं।
जब टीम ने चलने के विशिष्ट पहलुओं में गहराई से देखा, तो उन्होंने पाया कि असामान्य चलने के पैटर्न वाले समूह को 'असममिति' (असेंमेट्री) के साथ सबसे अधिक संघर्ष करना पड़ा, जिसका अर्थ है कि उनके बाएं और दाएं पक्ष अच्छी तरह से मेल नहीं खाते थे। उन्हें अंगों के बीच समन्वय में भी समस्या हुई, और उनके कदम बहुत अधिक परिवर्तनशील थे, जिसका अर्थ है कि एक कदम अक्सर दूसरे से बहुत अलग होता था। उनके चलने की शैली में ये अंतर स्पष्ट और सुसंगत थे, भले ही मानक चिकित्सा स्कोर इन्हें पहचानने में विफल रहे हों।
इसके बाद, शोधकर्ताओं ने इन चलने के पैटर्न को मस्तिष्क के विद्युत संकेतों से जोड़ने का प्रयास किया। उन्होंने चलने के चक्र के विशिष्ट क्षणों पर ध्यान केंद्रित किया, विशेष रूप से "स्विंग" चरण पर, जब एक पैर ऊपर उठाया जाता है और आगे की ओर बढ़ाया जाता है जबकि दूसरा शरीर का भार संभालता है। उन्होंने पाया कि व्यक्ति के कदमों में कितनी भिन्नता है और स्विंग चरण के दौरान मस्तिष्क में विद्युत गतिविधि के बीच एक स्पष्ट संबंध है। विशेष रूप से, जब किसी व्यक्ति के कदम अधिक असंगत होते हैं, तो मस्तिष्क उस पैर को नियंत्रित करने वाले क्षेत्र में एक तेज़ विद्युत लय, जिसे 'लो-गामा' गतिविधि के रूप में जाना जाता, उच्च स्तर दिखाता है। यह चलने की समस्या और मस्तिष्क के विशिष्ट संकेत के बीच एकमात्र लिंक था जो शोधकर्ताओं द्वारा किए गए कई विभिन्न तुलनाओं के बाद भी मजबूत बना रहा।
अध्ययन में गहरे मस्तिष्क के इम्प्लांट से आने वाले संकेतों को भी देखा गया। शोधकर्ताओं को कुछ संकेत मिले कि मस्तिष्क के इस गहरे क्षेत्र की गतिविधि भी चलने के पैटर्न में बदलाव के साथ बदल सकती है, लेकिन ये निष्कर्ष मस्तिष्क की सतह के संकेतों जितने मजबूत या स्पष्ट नहीं थे। चूंकि अध्ययन में शामिल लोगों की संख्या कम थी, इसलिए शोधकर्ता सावधानी बरतते हैं कि ये गहरे मस्तिष्क संबंधी निष्कर्ष अभी केवल विचार हैं जिन्हें लोगों के बड़े समूह में फिर से परीक्षण करने की आवश्यकता है। हालांकि, कदम की परिवर्तनशीलता और मस्तिष्क की सतह पर तेज़ विद्युत लय के बीच का संबंध इतना मजबूत था कि इसे भविष्य के उपयोग के लिए एक सशक्त उम्मीदवार माना जा सके।
यह खोज महत्वपूर्ण है क्योंकि यह डीप ब्रेन स्टिमुलेशन को अधिक स्मार्ट बनाने की दिशा में इशारा करती है। वर्तमान में, ये इम्प्लांट विद्युत स्पंदों की एक निरंतर धारा प्रदान करते हैं। यदि डॉक्टर मस्तिष्क के अपने विद्युत संकेतों का उपयोग यह पता लगाने के लिए कर सकें कि व्यक्ति के कदम कब अस्थिर हो रहे हैं, तो इम्प्लांट वास्तविक समय में उत्तेजना को समायोजित कर सकता है ताकि चलने को स्थिर करने में मदद मिल सके। शोधकर्ता सुझाव देते हैं कि उनके द्वारा पाया गया तेज़ विद्युत लय एक संकेत के रूप में काम कर सकता है जो डिवाइस को यह बता सके कि व्यक्ति कदम की निरंतरता के साथ संघर्ष कर रहा है। हालांकि यह अध्ययन यह साबित नहीं करता है कि ऐसा सिस्टम सभी रोगियों में काम करेगा, लेकिन यह भविष्य के उपचारों के लिए एक स्पष्ट लक्ष्य प्रदान करता है। व्यक्ति के चलने के विशिष्ट तरीके को उनके मस्तिष्क के विशिष्ट विद्युत संकेतों से जोड़कर, वैज्ञानिक भविष्य के उन उपचारों के करीब पहुंच रहे हैं जो प्रत्येक व्यक्ति की अनूठी चलने की शैली के अनुरूप होंगे, जिससे संभावित रूप से उनके दैनिक जीवन में स्थिरता और सुरक्षा की भावना बहाल होगी।
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