Temporal Interference Stimulation Alleviates Motor Deficits in MPTP-Induced Parkinson’s Disease Mice via Modulation of Striatal Synaptic Plasticity

पार्किंसंस रोग एक ऐसी स्थिति है जो धीरे-धीरे मस्तिष्क की गति को नियंत्रित करने की क्षमता को कम कर देती है, जिससे लोगों में कंपन, अकड़न और चलने की शुरुआत करने में कठिनाई होने लगती है। इस समस्या के केंद्र में मस्तिष्क का एक विशिष्ट क्षेत्र है जिसे सबस्टैंशिया नाइग्रा (substantia nigra) कहा जाता है, जहाँ डोपामाइन नामक रासायनिक संदेशवाहक का उत्पादन करने वाली तंत्रिका कोशिकाएं मरना शुरू हो जाती हैं। पर्याप्त डोपामाइन के बिना, मस्तिष्क के गति केंद्र, विशेष रूप से स्ट्रिएटम (striatum) नामक क्षेत्र, स्पष्ट संकेत भेजने की अपनी क्षमता खो देते हैं। दशकों से, डॉक्टरों ने इस उपचार के लिए या तो लुप्त रसायन को प्रतिस्थापित किया है या गहरे मस्तिष्क संरचनाओं को विद्युत रूप से उत्तेजित करने के लिए इलेक्ट्रोड का उपयोग किया है, लेकिन इन विधियों की अक्सर सीमाएं या दुष्प्रभाव होते हैं। वैज्ञानिक अब बिना सर्जरी के इन गहरे मस्तिष्क क्षेत्रों तक पहुँचने का एक नया, गैर-आक्रामक तरीका खोज रहे हैं, जिसमें स्कैल्प (सिर की त्वचा) के माध्यम से दो उच्च-आवृत्ति वाली विद्युत धाराएं भेजने की तकनीक शामिल है। ये धाराएं मस्तिष्क से होकर गुजरती हैं और आपस में क्रिया करती हैं ताकि गहराई में एक सौम्य, लयबद्ध स्पंदन (pulse) पैदा किया जा सके, जो बीच के ऊतकों को परेशान किए बिना विशिष्ट स्थानों को लक्षित करता है। बड़ा सवाल यह था कि क्या यह विधि पार्किंसंस से प्रभावित मस्तिष्क में क्षतिग्रस्त सर्किटों को वास्तव में मरम्मत करने में मदद कर सकती है, और यदि हाँ, तो आणविक स्तर पर यह कैसे काम करती है।

शंघाई यूनिवर्सिटी ऑफ स्पोर्ट्स की शोधकर्ताओं की एक टीम ने चूहों पर इस पद्धति का परीक्षण करके इसका उत्तर देने का प्रयास किया, जिन्हें पार्किंसंस में देखी जाने वाली मस्तिष्क क्षति की नकल करने के लिए एक रसायन से उपचारित किया गया था। उन्होंने स्ट्रिएटम, जो गति को समन्वित करने वाला मस्तिष्क का केंद्रीय केंद्र है, पर ध्यान केंद्रित किया और सात दिनों तक विद्युत उत्तेजना लागू की। उपचार शुरू होने से पहले, चूहों में स्पष्ट रूप से मोटर संबंधी समस्याएं दिखाई दे रही थीं: वे एक पोल से नीचे उतरने में धीमे थे, एक संकीले बीम पर संतुलन बनाने में संघर्ष कर रहे थे, और उनकी पकड़ कमजोर थी। उत्तेजना के केवल एक सत्र के बाद, चूहों में सुधार के संकेत मिलने लगे। सप्ताह के अंत तक, उनकी गतिविधियाँ बहुत अधिक सुचारू और समन्वित हो गई थीं। वे बैलेंस बीम को तेजी से पार करने लगे, उनके पैर कम फिसले, और वे पोल से इतनी गति और आत्मविश्वास के साथ नीचे उतरे जो नियंत्रण समूह (control group) में देखे गए स्तरों के बराबर था। यहाँ तक कि तार पर लटकने की उनकी क्षमता, जो मांसपेशियों की ताकत का एक परीक्षण है, बीमार अनुपचारित चूहों की तुलना में महत्वपूर्ण सुधार दिखाती है। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि विद्युत धाराएं वास्तव में सही लक्ष्य पर लग रही थीं; उन्होंने स्ट्रिएटम में गतिविधि के मार्करों का उछाल पाया, जबकि मस्तिष्क की सतह की परतें काफी हद तक अप्रभावित रहीं, जिससे यह सिद्ध हुआ कि यह तकनीक पूरे अंग को परेशान किए बिना गहराई में अपनी ऊर्जा केंद्रित कर सकती है।

यह समझने के लिए कि चूहे क्यों बेहतर हुए, वैज्ञानिकों ने उपचारित जानवरों के मस्तिष्क के भीतर देखा। उन्होंने पाया कि उत्तेजना डोपामाइन उत्पन्न करने वाली तंत्रिका कोशिकाओं के मार्करों के संरक्षण या रिकवरी से जुड़ी थी, जो अनुपचारित बीमार चूहों में मर रहे थे। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह थी कि उन्होंने पाया कि उपचार ने मस्तिष्क की शेष डोपामाइन को सुनने की क्षमता को बहाल करने में मदद की। एक स्वस्थ मस्तिष्क में, डोपामाइन तंत्रिका कोशिकाओं पर विशिष्ट रिसेप्टर्स (receptors) से जुड़कर काम करता है, जो एक ताले में चाबी की तरह कार्य करता है ताकि उन्हें हिलने या रुकने का निर्देश दे सके। रोगग्रस्त मस्तिष्क में, ये ताले टूटे हुए या गायब थे। उत्तेजना ने उन्हें ठीक करने में मदद की, जिससे इन रिसेप्टर्स की संख्या बढ़ गई ताकि मस्तिष्क एक बार फिर अपने स्वयं के रासायनिक संकेतों पर प्रतिक्रिया कर सके। यह बहाली केवल डोपामाइन तक ही सीमित नहीं थी। शोधकर्ताओं ने उन प्रोटीनों की भी जांच की जो ग्लूटामेट (glutamate) नामक एक अलग रसायन का उपयोग करके तंत्रिका कोशिकाओं के बीच संचार करने में मदद करते हैं। अनुपचारित चूहों में, ये संचार प्रोटीन अव्यवस्थित और असंतुलित थे। उपचार ने उन्हें पुनर्गठित करने में मदद की, जिससे आणविक मशीनरी को एक ऐसी स्थिति में वापस लाया गया जो स्वस्थ सिग्नलिंग का समर्थन करती है।

अध्ययन ने एक बड़ा चित्र देखने के लिए एक साथ हजारों प्रोटीनों का विश्लेषण करके एक कदम आगे बढ़ाया। उन्होंने पाया कि उपचार ने उन प्रोटीनों में एक समन्वित बदलाव को प्रेरित किया जो "पोस्टसिनैप्टिक डेंसिटी" (postsynaptic density) बनाते हैं, जो संकेतों के प्राप्त करने वाले छोर पर एक जटिल संरचना है जो सिग्नल के लिए डॉकिंग स्टेशन के रूप में कार्य करती है। उपचारित चूहों में, इस डॉकिंग स्टेशन में समन्वित रीमॉडलिंग हुई, जिसमें PSD95 जैसे प्रमुख घटकों का आंशिक पुनरुद्धार हुआ, साथ ही अन्य प्रोटीन भी जो रिसेप्टर्स को स्थिर करने और सिग्नल प्रसारित करने में मदद करते हैं। यह सुझाव देता है कि उत्तेजना ने केवल मस्तिष्क को चालू या बंद नहीं किया, बल्कि तंत्रिका कोशिकाओं के बीच के संबंधों की भौतिक संरचना को पुनर्गठित करने में मदद की। हालांकि शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि उनके निष्कर्ष एक माउस मॉडल पर आधारित थे और मानव पार्किंसंस की पूरी जटिलता विकसित होने में कई वर्ष लगते हैं, फिर भी परिणाम एक मजबूत आधार प्रदान करते हैं। वे दिखाते हैं कि यह गैर-आक्रामक विद्युत तकनीक गहरे मस्तिष्क लक्ष्यों तक पहुँच सकती है, गति में सुधार कर सकती है, और आणविक मरम्मत की एक श्रृंखला को सक्रिय कर सकती है जो मस्तिष्क की प्राकृतिक संचार क्षमता को बहाल करती है। यह कार्य इस बात की एक आशाजनक झलक देता है कि कैसे एक सरल विद्युत स्पंदन भविष्य में एक जीवित मस्तिष्क के क्षतिग्रस्त सर्किट को फिर से जोड़ने में मदद कर सकता है।