Longitudinal neurochemical profiling after experimental stroke using edited MR spectroscopy
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि अनुदैर्ध्य संपादित प्रोटॉन मैग्नेटिक रेजोनेंस स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रायोगिक स्ट्रोक में गतिशील न्यूरोकेमिकल परिवर्तनों की निगरानी के लिए एक व्यवहार्य ट्रांसलेशनल टूल है, जो पेरि-लेशनल (घाव के आसपास के) GABA में एक क्षणिक कमी को प्रकट करता है जो न्यूनतम व्यवहारिक अक्षमता और अनुपस्थित निरंतर कॉर्टिकल सूजन के बावजूद 30 दिनों तक ठीक हो जाता है।
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मस्तिष्क विद्युत संकेतों का एक विशाल नेटवर्क है, जो विचारों और गतिविधियों को सुचारू रूप से बहने के लिए दो विपरीत बलों को लगातार संतुलित करता रहता है। एक बल न्यूरॉन्स को उत्तेजित करता है, उन्हें सूचना प्रसारित करने के लिए प्रेरित करता है, जबकि दूसरा उन्हें बाधित करता है, जो अराजकता को रोकने और सटीक नियंत्रण की अनुमति देने के लिए एक ब्रेक के रूप में कार्य करता है। जब स्ट्रोक होता है, तो यह नाजुक संतुलन टूट जाता है। प्रारंभिक चोट में अक्सर उत्तेजक संकेतों की एक विषाक्त बाढ़ शामिल होती है जो कोशिकाओं को नुकसान पहुँचाती है, लेकिन रिकवरी (सुधार) की कहानी कहीं अधिक जटिल है। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से यह संदेह किया है कि ऐसी घटना के बाद मस्तिष्क की ठीक होने और पुनर्गठित होने की क्षमता काफी हद तक इस बात पर निर्भर करती है कि वह आने वाले दिनों और हफ्तों में इन निरोधात्मक ब्रेकों (inhibitory brakes) को कैसे समायोजित करता है। इन रासायनिक परिवर्तनों को वास्तविक समय में, जीवित मस्तिष्क को बिना काटे, समझना एक बड़ी चुनौती रही है। शोधकर्ताओं को एक ऐसे तरीके की आवश्यकता थी जिससे वे मस्तिष्क की आंतरिक केमिस्ट्री में बदलाव को देख सकें, जो चोट के तत्काल सदमे से लेकर मरम्मत की धीमी प्रक्रिया तक, यह देखने के लिए कि क्या उत्तेजना और निषेध (excitation and inhibition) के बीच का संतुलन सामान्य होता है या परिवर्तित ही रहता है।
ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं के एक दल ने चूहों के मस्तिष्क के भीतर इन रासायनिक परिवर्तनों को समय के साथ होते हुए देखने के लिए एक विधि विकसित करके इस समस्या को हल करने का प्रयास किया। उन्होंने एक विशेष प्रकार की मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (MRI) का उपयोग किया, जो अस्पताल में उपयोग की जाने वाली एमआरआई स्कैन तकनीक के समान है लेकिन इसे केवल शारीरिक संरचना की तस्वीरें लेने के बजाय विशिष्ट रसायनों का पता लगाने के लिए ट्यून किया गया है। 'एडिटेड स्पेक्ट्रोस्कोपी' नामक एक तकनीक पर ध्यान केंद्रित करके, वे दो प्रमुख न्यूरोट्रांसमीटरों को अलग और माप सके: ग्लूटामेट (glutamate), जो उत्तेजना को संचालित करता है, और गामा-अमीनोब्यूटिरिक एसिड (GABA), जो निषेध प्रदान करता है। टीम ने चूहों के मस्तिष्क के बाएं हिस्से, विशेष रूप से स्ट्रिएटम (striatum) नामक क्षेत्र में, एक छोटा, नियंत्रित स्ट्रोक उत्पन्न किया, जो गति को समन्वित करने में मदद करता है। इसके बाद उन्होंने उसी मस्तिष्क के मोटर कॉर्टेक्स (motor cortex) में एक छोटा माप क्षेत्र, या वोक्सेल (voxel) रखा। यह क्षेत्र स्ट्रोक से सीधे क्षतिग्रस्त नहीं हुआ था, लेकिन यह कार्यात्मक रूप से उससे जुड़ा हुआ है, जो गति के लिए एक कमांड सेंटर के रूप में कार्य करता है जिसे चोट के बाद पुनर्गठित होने की आवश्यकता हो सकती है।
शोधकर्ताओं ने इन रासायनिक स्तरों को शुरुआत में, और फिर स्ट्रोक के दो, सात और तीस दिनों के बाद ट्रैक किया। उन्होंने चूहों की शारीरिक क्षमताओं की भी निगरानी की, जैसे कि वे बार को कितनी मजबूती से पकड़ सकते हैं, वे अपने पंजों से चिपचिपी टेप को कितनी तेजी से हटा सकते हैं, और वे एक प्लेटफॉर्म पर कैसे चलते थे। तीस दिनों की अवधि के अंत में, उन्होंने सूजन या निशान के संकेतों को देखने के लिए सूक्ष्मदर्शी के नीचे मस्तिष्क के ऊतकों की जांच की। परिणामों ने मस्तिष्क की केमिस्ट्री में एक स्पष्ट और अस्थायी बदलाव का खुलासा किया। जबकि उत्तेजक रसायन ग्लूटामेट का स्तर पूरे महीने स्थिर रहा, निरोधात्मक रसायन GABA का स्तर काफी गिर गया। यह गिरावट सात दिनों के बाद सबसे अधिक स्पष्ट थी, जब स्वस्थ चूहों (जिन्हें शम सर्जरी/sham surgery दी गई थी) की तुलना में मोटर कॉर्टेक्स में GABA की सांद्रता काफी कम थी। हालांकि, यह कोई स्थायी हानि नहीं थी; तीसवें दिन तक, GABA का स्तर सामान्य हो गया था, जो चोट से पहले के आधार रेखा (baseline) से मेल खाता था।
यह रासायनिक उतार-चढ़ाव चूहों में बहुत मामूली शारीरिक परिवर्तनों के साथ हुआ। जानवरों ने अपनी पकड़ में कुछ कमजोरी और अपने पंजों के हिलने-डुलने के तरीके में सूक्ष्म अंतर दिखाया, जैसे कि अपने पैरों को थोड़ा तेज़ी से झुलाना या उन्हें कम सटीकता के साथ रखना, लेकिन वे गंभीर पक्षाघात या संवेदना की हानि से ग्रस्त नहीं हुए। तथ्य यह है कि भौतिक लक्षण अपेक्षाकृत हल्के रहने के बावजूद मस्तिष्क की केमिस्ट्री में उल्लेखनीय परिवर्तन हुआ, यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क सक्रिय रूप से अपने आंतरिक नेटवर्क को पुनर्गठित कर रहा था। निषेध (inhibition) में अस्थायी कमी ने संभवतः जीवित सर्किटों को अधिक लचीला बना दिया, जिससे मस्तिष्क के लिए खुद को फिर से जोड़ने और क्षति के अनुकूल होने के लिए एक अवसर का निर्माण हुआ। महत्वपूर्ण रूप से, जब शोधकर्ताओं ने तीस दिनों के बाद मस्तिष्क के ऊतकों को देखा, तो उन्हें मोटर कॉर्टेक्स में सूजन या निशान के कोई अवशेष नहीं मिले। प्रतिरक्षा कोशिकाएं और सहायक कोशिकाएं, जो आमतौर पर चोट के बाद सूज जाती हैं, अपनी सामान्य स्थिति में लौट आई थीं, जो यह दर्शाता है कि रासायनिक परिवर्तन निरंतर क्षति या निरंतर प्रतिरक्षा प्रतिक्रिया के कारण नहीं थे।
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि इन सूक्ष्म, गतिशील रासायनिक परिवर्तनों को गैर-आक्रामक (non-invasively) रूप से ट्रैक करना संभव है, जो मस्तिष्क के ठीक होने के तरीके में एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। निष्कर्ष बताते हैं कि मस्तिष्क की रिकवरी प्रक्रिया में उसके निरोधात्मक संकेतों का सावधानीपूर्वक समयबद्ध समायोजन शामिल है, जो एक संक्षिप्त लेकिन आवश्यक चरण है। चूंकि उसी इमेजिंग तकनीक का उपयोग मनुष्यों में भी किया जा सकता है, इसलिए यह दृष्टिकोण पशु अनुसंधान और नैदानिक अभ्यास के बीच एक सेतु प्रदान करता है। यह वैज्ञानिकों को रिकवरी के अदृश्य रासायनिक नृत्य को देखने की अनुमति देता है, यह पुष्टि करता है कि मस्तिष्क स्ट्रोक के बाद केवल निष्क्रिय नहीं बैठता है, बल्कि काम करने का एक नया तरीका खोजने के लिए अपनी केमिस्ट्री को सक्रिय रूप से नियंत्रित करता है। यह सिद्ध करके कि ये परिवर्तन क्षणिक और मापने योग्य हैं, यह शोध भविष्य के उन अध्ययनों की नींव रखता है जो एक दिन डॉक्टरों को इन प्राकृतिक प्लास्टिसिटी (plasticity) के विंडोज़ के साथ उपचार के समय को मिलाने में मदद कर सकते हैं, जिससे संभावित रूप से रोगियों को स्ट्रोक के प्रभावों से पूरी तरह उबरने में मदद मिल सके।
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