General anesthesia reorganizes cortical morphological networks
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि प्रोपोफोल या सेवोफ्लुरेन के साथ सामान्य एनेस्थीसिया, ट्रांसमोडल कॉर्टेक्स में कम अंतर-क्षेत्रीय समानता और नोडल दक्षता के साथ-साथ परिवर्तित निर्देशित निर्भरताओं द्वारा चिह्नित, कॉर्टिकल रूपात्मक नेटवर्क के एक समन्वित, प्रतिवर्ती पुनर्गठन को प्रेरित करता है, जो डोपामाइन और मोनोअमीन ट्रांसपोर्टर वितरणों से जुड़े हैं।
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मानव मस्तिष्क एक स्थिर अंग नहीं है; यह एक गतिशील परिदृश्य है जो अपने आस-पास की दुनिया और भीतर के मन की अवस्था के जवाब में अपने आकार और संबंधों को बदलता रहता है। दशकों से, वैज्ञानिक समझते आए हैं कि जब हम नींद में चले जाते हैं या एनेस्थीसिया (निश्चेतना) के प्रभाव में चेतना खो देते हैं, तो विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच विद्युत संकेत और रासायनिक संदेश नाटकीय रूप से बदल जाते हैं। हम जानते हैं कि मस्तिष्क की गतिविधि धीमी हो जाती है और इसके संचार पैटर्न पुनर्गठित होते हैं। हालाँकि, एक गहरा प्रश्न अनुत्तरित रह गया है: क्या चेतना में यह बदलाव मस्तिष्क की भौतिक संरचना को भी परिवर्तित करता है? विशेष रूप से, शोधकर्ता यह जानना चाहते थे कि क्या मस्तिष्क के विभिन्न भाग एक-दूसरे को आकार और संरचना के संदर्भ में कैसे देखते हैं और उनसे कैसे संबंधित होते हैं, यह वास्तविक समय में बदल सकता है, भले ही मस्तिष्क का भौतिक रूप आमतौर पर वर्षों या दशकों तक स्थिर माना जाता है। यह प्रश्न हमारे चेतन अनुभव को हमारा भौतिक मस्तिष्क किस प्रकार सहारा देता है, इसके मूल स्वरूप को छूता है, जो यह सुझाव देता है कि मन की एक क्षणिक अवस्था और अंग की ठोस संरचना के बीच की सीमा उतनी ही तरल हो सकती है जितनी कल्पना की जा सकती है।
शोधकर्ताओं की एक टीम इस संभावना को तलाशने के लिए निकली जिन्होंने सामान्य एनेस्थीसिया के तहत होने से पहले और उसके दौरान लोगों के मस्तिष्क का अध्ययन किया। उन्होंने पिट्यूटरी ट्यूमर के एक विशिष्ट प्रकार के लिए सर्जरी कराने वाले रोगियों के दो समूहों पर ध्यान केंद्रित किया। एक समूह को प्रोपोफोल नामक एक सामान्य अंतःशिरा (इंट्रावेनस) एनेस्थेटिक दिया गया, जबकि एक छोटे, स्वतंत्र समूह को सेवोफ्लुरेन नामक एक इनहेल्ड एनेस्थेटिक दिया गया। उच्च-रिज़ॉल्यूशन वाले मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग का उपयोग करते हुए, टीम ने मरीजों के मस्तिष्क की विस्तृत तस्वीरें तब लीं जब वे जाग रहे थे और फिर तब जब वे गहरी अचेत अवस्था में थे। उन्होंने केवल मस्तिष्क के क्षेत्रों के आकार को ही नहीं देखा; उन्होंने मस्तिष्क की सतह के विशिष्ट आकार का विश्लेषण किया, जिसमें इसकी मोटाई, ग्रे मैटर का आयतन और इसकी परतों की वक्रता शामिल थी। इन छवियों की तुलना करके, वे देख सके कि चेतना बंद होने पर मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों के बीच के भौतिक संबंध कैसे बदल गए।
अध्ययन से पता चला कि सामान्य एनेस्थीसिया वास्तव में मस्तिष्क के भौतिक नेटवर्क का एक तीव्र और समन्वित पुनर्गठन करता है। जब मरीज एनेस्थीसिया के प्रभाव में थे, तो विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच भौतिक समानता काफी कम हो गई थी। दूसरे शब्दों में, मस्तिष्क के वे हिस्से जो आमतौर पर एक-दूसरे के समान दिखते और व्यवहार करते थे, अपनी संरचनात्मक विशेषताओं के मामले में कम समान हो गए। यह परिवर्तन यादृच्छिक नहीं था; यह मस्तिष्क के उच्च-क्रम के एसोसिएशन क्षेत्रों (higher-order association areas) में सबसे तीव्रता से हुआ, जिन्हें ट्रांसमोडल कॉर्टेक्स कहा जाता है। ये वे क्षेत्र हैं जो जटिल सोच, विभिन्न इंद्रियों से सूचनाओं को एकीकृत करने और हमारे 'स्व' के बोध के लिए जिम्मेदार हैं। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन दूरस्थ, उच्च-स्तरीय क्षेत्रों के बीच के संबंध सबसे अधिक कमजोर हुए, जबकि अधिक बुनियादी संवेदी क्षेत्र अपेक्षाकृत स्थिर रहे। यह सुझाव देता है कि जटिल सूचनाओं को एकीकृत करने की मस्तिष्क की क्षमता एक विशिष्ट संरचनात्मक सामंजस्य पर निर्भर करती है जिसे एनेस्थीसिया अस्थायी रूप से बाधित कर देता है।
संबंधों के कमजोर होने के अलावा, अध्ययन ने इस बात में भी एक आश्चर्यजनक बदलाव को उजागर किया कि मस्तिष्क के क्षेत्र एक-दूसरे पर कैसे निर्भर करते हैं। इन संरचनात्मक संबंधों की दिशा को मापने की एक विधि का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने पाया कि एनेस्थीसिया के दौरान, कुछ स्रोत क्षेत्र ट्रांसमोडल कॉर्टेक्स पर एक व्यापक और कम विशिष्ट प्रभाव डालने लगे। कुछ विशिष्ट क्षेत्रों द्वारा कुछ विशिष्ट लक्ष्यों को सटीक संकेत भेजने के बजाय, प्रभाव अधिक विसरित (diffuse) और व्यापक हो गया। यह ऐसा था मानो मस्तिष्क का संरचनात्मक संचार कम चयनात्मक और अधिक सामान्यीकृत हो गया हो। यह परिवर्तन मस्तिष्क के नेटवर्क की समग्र दक्षता में गिरावट के साथ हुआ, जिसका अर्थ है कि मस्तिष्क अपने विभिन्न हिस्सों में सूचनाओं को एकीकृत करने में कम प्रभावी हो गया। महत्वपूर्ण रूप से, ये परिवर्तन हृदय गति या रक्तचाप जैसे सरल भौतिक कारकों के कारण नहीं थे, न ही ये केवल एक प्रकार की दवा तक सीमित थे; प्रोपोफोल और सेवोफ्लवेयर दोनों समूहों में समान पैटर्न दिखाई दिए, जो एनेस्थेटाइज्ड अवस्था की एक मौलिक विशेषता को दर्शाते हैं।
शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए कि ये विशिष्ट क्षेत्र इतने संवेदनशील क्यों थे, मस्तिष्क की रासायनिक संरचना में भी सुराग खोजे। उन्होंने पाया कि जिन क्षेत्रों में नेटवर्क दक्षता में सबसे बड़ी गिरावट देखी गई, उनमें स्वाभाविक रूप से डोपामाइन से संबंधित कुछ प्रोटीन का स्तर कम था। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क का रासायनिक वातावरण, विशेष रूप से डोपामाइन ट्रांसपोर्टर का वितरण, कुछ क्षेत्रों को एनेस्थीसिया के प्रभावों के प्रति अधिक संवेदनशील बना सकता है। हालांकि यह अध्ययन प्रत्यक्ष कारण-और-प्रभाव संबंध को सिद्ध नहीं करता है, लेकिन यह मस्तिष्क के भौतिक पुनर्गठन को इसके अंतर्निहित न्यूरोकेमिकल आर्किटेक्चर से जोड़ता है। निष्कर्ष मस्तिष्क के एनेस्थीसिया के दौरान एक साधारण "ऑफ" स्विच के रूप में नहीं, बल्कि एक गहन संरचनात्मक पुनर्गठन से गुजरने वाली एक जटिल प्रणाली के रूप में चित्र प्रस्तुत करते हैं। मस्तिष्क का भौतिक परिदृश्य चेतना के नुकसान के अनुरूप खुद को नया आकार देता है, जिसमें उच्च-क्रम के क्षेत्र जो हमारे जटिल मानसिक जीवन को परिभाषित करते हैं, संरचनात्मक समन्वय खोने वाले पहले क्षेत्र होते हैं। यह कार्य यह समझने के लिए एक नई खिड़की खोलता है कि कैसे हमारी चेतन अवस्था हमारे मस्तिष्क के आकार द्वारा समर्थित होती है, यह प्रकट करते हुए कि हमारे जीव विज्ञान के सबसे ठोस दिखने वाले हिस्से भी जागरूकता खोने की सरल क्रिया के जवाब में बदल सकते हैं।
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