The cortico-habenular axis reactivity and anxiety behavior in male and female rats with dopamine or serotonin transporter knockout

मस्तिष्क के भीतर, डोपामाइन और सेरोटोनिन नामक दो रासायनिक संदेशवाहक गति, मनोदशा और इस बात के प्राथमिक नियामक के रूप में कार्य करते हैं कि एक जानवर नई या डरावनी स्थितियों में कैसे प्रतिक्रिया करता है। ये रसायन संकेतों को ले जाने के लिए तंत्रिका कोशिकाओं के बीच तैरते हैं, लेकिन इनका स्तर एक सटीक संतुलन बनाए रखने के लिए आवश्यक है। ट्रांसपोर्टर के रूप में जाने जाने वाले विशेष प्रोटीन, वैक्यूम क्लीनर की तरह कार्य करते हैं जो इन रसायनों को उनके काम करने के बाद साफ कर देते हैं, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि संकेत सही समय पर रुक जाए। जब ये ट्रांसपोर्टर गायब होते हैं, तो रसायन कोशिकाओं के बीच के स्थानों में बने रहते हैं, जिससे निरंतर, अनियंत्रित सिग्नलिंग की स्थिति पैदा हो जाती है। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि डोपामाइन के लिए ट्रांसपोर्टर को हटाने से अत्यधिक अतिसक्रियता (हाइपरएक्टिविटी) होती है, जबकि सेरोटोनिन के लिए एक को हटाने से अक्सर बढ़ी हुई चिंता उत्पन्न होती है। हालांकि, इन रासायनिक असंतुलनों से मस्तिष्क की वायरिंग कैसे बदलती है, और क्या ये परिवर्तन नर और मादा को अलग-अलग तरह से प्रभावित करते हैं, एक रहस्य बना हुआ है। इन तंत्रों को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि चिंता और गति संबंधी विकार सामान्य मानवीय स्थितियां हैं, और यह जानना कि मस्तिष्क के आंतरिक सर्किट कैसे विफल होते हैं, यह समझाने में मदद कर सकता है कि उपचार कुछ लोगों के लिए क्यों काम करते हैं और दूसरों के लिए क्यों नहीं।

शोधकर्ताओं की एक टीम इन छिपे हुए सर्किटों का मानचित्रण करने के उद्देश्य से उन चूहों का अध्ययन करके आगे बढ़ी, जिन्हें या तो डोपामाइन ट्रांसपोर्टर या सेरोटोनिन ट्रांसपोर्टर के बिना पाला गया था। उन्होंने मस्तिष्क के गहरे हिस्से में स्थित एक छोटे, बादाम के आकार की संरचना, लेटरल हेबेनुला (lateral habenula) पर ध्यान केंद्रित किया। यह क्षेत्र एक प्रकार के भावनात्मक स्विचबोर्ड के रूप में कार्य करता है, जो बुरे परिणामों या छूटे हुए पुरस्कारों के बारे में जानकारी प्राप्त करता है और फिर व्यवहार को समायोजित करने के लिए मस्तिष्क के अन्य हिस्सों को संकेत भेजता है। वैज्ञानिक यह देखना चाहते थे कि जब प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स—जो योजना बनाने और निर्णय लेने के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क का हिस्सा है—इसे एक संकेत भेजता है, तो यह स्विचबोर्डो कैसे प्रतिक्रिया करता है। इसके लिए, उन्होंने नर और मादा दोनों चूहों का एक साधारण खुले अरीना (arena) में परीक्षण किया ताकि यह मापा जा सके कि वे कितनी खोजबीन करते हैं और वे कितने चिंतित महसूस करते हैं। इसके बाद, उन्होंने प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स को उत्तेजित करते समय हेबेनुला में व्यक्तिगत तंत्रिका कोशिकाओं को सुनने के लिए सूक्ष्म विद्युत प्रोब का उपयोग किया, जिससे उन्हें वास्तविक समय में यह देखने का अवसर मिला कि लापता ट्रांसपोर्टर के जवाब में मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि कैसे बदलती है।

परिणामों ने एक स्पष्ट तस्वीर पेश की कि कैसे इन ट्रांसपोर्टरों की अनुपस्थिति व्यवहार और मस्तिष्क के कार्यों को नया रूप देती है, लेकिन एक आश्चर्यजनक मोड़ के साथ: प्रभाव नर और मादा के लिए समान नहीं थे। डोपामालेट ट्रांसपोर्टर की कमी वाले चूहे उन्मत्त ऊर्जा के साथ चलते थे, जो सामान्य चूहों की तुलना में बहुत अधिक दूरी तय करते थे। यह अतिसक्रियता मादाओं में विशेष रूप से तीव्र थी, जो नरों की तुलना में काफी अधिक दूरी तक दौड़ीं। जब उन्हें खुले अरीना के केंद्र में रखा गया, जो आमतौर पर असुरक्षित और डरावना महसूस होता है, तो इन डोपामाइन-कमी वाले चूहों ने मध्य भाग से परहेज किया, वहां कम समय बिताया और उसमें कम बार प्रवेश किया। यह व्यवहार उच्च स्तर की चिंता का सुझाव देता है, लेकिन यह दीवारों के साथ दौड़ने के एक अजीब, दोहराव वाले पैटर्न से जटिल हो गया था, जिसके कारण शायद वे केंद्र से बच रहे थे क्योंकि वे गति के एक लूप में फंस गए थे। इसके विपरीत, सेरोटोनिन ट्रांसपोर्टर की कमी वाले चूहे सामान्य चूहों की तुलना में कम चले और उन्होंने चिंता के लक्षण भी दिखाए, लेकिन यह मादाओं में विशेष रूप से स्पष्ट था, जिन्होंने अपने नर समकक्षों की तुलना में अरीना के केंद्र से कहीं अधिक परहेज किया। मादा चूहों में सेरोटोनिन ट्रांसपोर्टर की कमी के कारण देखे गए इस प्रकार के मजबूत, लिंग-विशिष्ट चिंता के निष्कर्ष एक नई खोज थी, क्योंकि पिछले अध्ययनों ने इतने स्पष्ट लिंग अंतर को उजागर नहीं किया था।

जब शोधकर्ताओं ने हेबेनुला की विद्युत गतिविधि की ओर अपना ध्यान केंद्रित किया, तो उन्होंने पाया कि उत्तेजना के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करती है कि कौन सा ट्रांसपोर्टर गायब है और चूहा नर है या मादा। सामान्य चूहों में, प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स को उत्तेजित करने से लगभग सत्तर प्रतिशत हेबेनुला तंत्रिका कोशिकाएं शांत हो गईं, जबकि शेष तीस प्रतिशत अधिक सक्रिय हो गईं। प्रतिक्रियाओं का यह मिश्रण दो अलग-अलग मार्गों से आता है, ऐसा माना जाता है: एक जो कोशिकाओं को सीधे उत्तेजित करता है और दूसरा जो मस्तिष्क के एक रिले स्टेशन के माध्यम से उन्हें बाधित करता है। डोपामाइन ट्रांसपोर्टर की कमी वाले चूहों में, यह संतुलन नाटकीय रूप से बदल गया, लेकिन केवल मादाओं में। बिना डोपामाइन ट्रांसपोर्टर वाली मादा चूहों में, जब प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स को उत्तेजित किया गया, तो लगभग हर एक हेबेनुला न्यूरॉन ने फायरिंग रोक दी, जबकि नरों में सामान्य चूहों के समान मिश्रित प्रतिक्रियाएं देखी गईं। हालांकि, सेरोटोनिन ट्रांसपोर्टर की कमी वाले चूहों ने उत्तेजना के प्रति अपने हेबेनुला न्यूरॉन्स की प्रतिक्रिया में कोई बदलाव नहीं दिखाया; उनकी विद्युत पैटर्न सामान्य चूहों की तरह ही थी।

शायद सबसे प्रकट खोज यह थी कि मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि पशु की चिंता की भावनाओं से कैसे जुड़ी थी। सामान्य मादा चूहों में, एक स्पष्ट संबंध था: जिनके हेबेनुला न्यूरॉन्स में आधारभूत फायरिंग दर अधिक थी, वे अरीना के केंद्र में अधिक समय बिताते थे और कम चिंतित प्रतीत होते थे। यह संबंध सुझाव देता है कि इस मस्तिष्क क्षेत्र में विद्युत गतिविधि का एक निश्चित स्तर चिंता को नियंत्रित रखने में मदद करता है। हालांकि, लापता ट्रांसपोर्टरों वाले चूहों में यह संबंध पूरी तरह से गायब हो गया। चाहे वे नर हों या मादा, और चाहे उनमें डोपामाइन की कमी हो या सेरोटोनिन की, उनके न्यूरॉन्स के कितनी तेजी से फायर होने और उनके चिंतित व्यवहार के बीच का संबंध टूट गया था। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि जबकि ट्रांसपोर्टर सामान्य व्यवहार के लिए आवश्यक हैं, उनकी अनुपस्थिति उस सर्किट को बाधित करती है जो आमतौर पर मस्तिष्क की गतिविधि को भावनात्मक स्थिति से जोड़ता है। यह सुझाव देता है कि इन स्थितियों में, मस्तिष्क की अपनी विद्युत संकेतों को सुरक्षा या खतरे की भावना में बदलने की क्षमता मौलिक रूप से बदल जाती है, और यह परिवर्तन जानवर के लिंग के आधार पर अलग-अलग तरीके से प्रकट होता है।