Knee extension motor imagery paired with single-pulse TMS facilitates corticospinal excitability in the tibialis anterior muscle, but not in the rectus femoris muscle
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि जबकि नी एक्सटेंशन मोटर इमेजरी को सिंगल-पल्स टीएमएस के साथ संयोजित करना टिबियलिस एंटीरियर मांसपेशी में कॉर्टिकोस्पाइनल उत्तेजकता को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाता है, यह रेक्टस फेमोरिस मांसपेशी में समान सुधारात्मक प्रभाव उत्पन्न करने में विफल रहता है, जो बाद वाले के लिए प्लास्टिसिटी में एक मांसपेशी-विशिष्ट सीमा का सुझाव देता है।
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मानव मस्तिष्क अनुकूलन का एक उस्ताद है। जब हम कोई नया कौशल सीखते हैं, जैसे पियानो का कोई टुकड़ा बजाना या टेनिस का सर्व मास्टर करना, तो हमारी मांसपेशियों को नियंत्रित करने वाले तंत्रिका पथ (न्यूरल पाथवे) अधिक कुशल बनने के लिए शारीरिक रूप से पुनर्गठित होते हैं। बदलने की यह क्षमता, जिसे प्लास्टिसिटी (plasticity) कहा जाता है, स्ट्रोक या चोट से उबरने वाले लोगों के पुनर्वास की आधारशिला है। वैज्ञानिक लंबे समय से इस प्राकृतिक शक्ति का उपयोग करने के तरीके खोज रहे हैं, जिसमें ट्रांसक्रानियल मैग्नेटिक स्टिमुलेशन (transcranial magnetic stimulation) जैसे उपकरणों का उपयोग किया जाता है, जो मस्तिष्क के मोटर कॉर्टेक्स को सक्रिय करने के लिए स्कैल्प के विरुद्ध रखी गई एक चुंबकीय कुंडली (मैग्नेटिक कॉइल) का उपयोग करता है। इस बाहरी प्रोत्साहन को मानसिक अभ्यास के साथ जोड़कर, शोधकर्ता मस्तिष्क की विशिष्ट मांसपेशियों के साथ अपने कनेक्शन को मजबूत करने की क्षमता को बढ़ाने की आशा करते हैं। यह दृष्टिकोण निचले शरीर के लिए विशेष रूप से प्रासंगिक है, जहाँ रेक्टस फेमोरिस (rectus femoris) जैसी मांसपेशियां, जो जांघ के सामने का एक बड़ा हिस्सा है और घुटने को सीधा करने के लिए जिम्मेदार है, चलने, खड़े होने और कूदने के लिए महत्वपूर्ण हैं। फिर भी, इन मांसपेशियों के महत्व के बावजूद, मानक तरीकों का उपयोग करके उनके तंत्रिका कनेक्शन को बढ़ाने के पिछले प्रयास अक्सर विफल रहे हैं, जिससे निचले शरीर के कमांड सेंटर को प्रभावी ढंग से फिर से प्रशिक्षित करने के बारे में हमारी समझ में एक अंतर पैदा हो गया है।
टोक्यो विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह जांचने के लिए हाथ बढ़ाया कि क्या मानसिक पूर्वाभ्यास (mental rehearsal) और चुंबकीय उत्तेजना का एक विशिष्ट संयोजन इस बाधा को दूर कर सकता है। उन्होंने रेक्टस फेमोरिस पर ध्यान केंद्रित किया, जो एक ऐसी मांसपेशी है जिसने तंत्रिका संवर्धन के पिछले प्रयासों के प्रति अत्यधिक प्रतिरोध दिखाया है। इस अध्ययन में बीस स्वस्थ वयस्कों को शामिल किया गया जिन्होंने एक कुर्सी पर बैठकर एक कठोर मानसिक व्यायाम किया: खुद को अधिकतम प्रयास के साथ पैर को आगे धकेलते हुए और घुटने को सीधा करते हुए कल्पित करना। इस मानसिक चित्रण (mental imagery) को मस्तिष्क के बाएं हिस्से (जो दाहिने पैर को नियंत्रित करता है) में दी गई चुंबकीय उत्तेजना के एकल पल्स के साथ सटीक रूप से समयबद्ध किया गया था। प्रतिभागियों ने लगभग सोलह मिनट की अवधि में एक सौ बार इस युग्म को दोहराया। परिणामों को मापने के लिए, शोधकर्ताओं ने चार अलग-अलग पैर की मांसपेशियों में: रेक्टस फेमोरिस, जांघ के पीछे की हैमस्ट्रिंग (hamstring), शिन (shin) की मांसपेशी और पिंडली (calf) की मांसपेशी में, छोटे, अनैच्छिक मांसपेशियों के झटकों, जिन्हें मोटर इवोक्ड पोटेंशियल (motor evoked potentials) कहा जाता है, को उत्पन्न करने के लिए चुंबकीय पल्स का उपयोग किया। उन्होंने सत्र के तुरंत बाद और फिर पंद्रह और तीस मिनट बाद इन प्रतिक्रियाओं को मापा, यह देखने के लिए कि क्या मस्तिष्क का इन मांसपेशियों के साथ संबंध मजबूत हुआ है।
परिणामों ने इस बात का एक चौंकाने वाला और विशिष्ट अंतर प्रकट किया कि मस्तिष्क उपचार के प्रति कैसे प्रतिक्रिया देता है। जबकि इस पद्धति ने शिन की मांसपेशी के लिए तंत्रिका चालकता (neural drive) को सफलतापूर्वक बढ़ाया, जिससे वह पंद्रह मिनट तक अधिक उत्तेजक बनी रही, लेकिन यह रेक्टस फेमोरिस में किसी भी स्थायी परिवर्तन को उत्पन्न करने में विफल रही। वास्तव में, जांघ के सामने वाली मांसपेशी ने सत्र के तुरंत बाद अधिकतम स्वैच्छिक संकुचन (maximum voluntary contraction) के दौरान बल उत्पन्न करने की अपनी क्षमता में महत्वपूर्ण गिरावट दिखाई, जो तंत्रिका पथ को मजबूत करने के बजाय अस्थायी केंद्रीय थकान (central fatigue) की स्थिति का सुझाव देती है। शोधकर्ताओं ने एक नियंत्रण समूह (control group) का भी परीक्षण किया जहाँ प्रतिभागियों ने चुंबकीय पल्स के बिना समान मानसिक चित्रण किया; इस समूह ने किसी भी मांसपेशी में कोई परिवर्तन नहीं दिखाया, जिससे पुष्टि हुई कि केवल मानसिक व्यायाम ही प्लास्टिक परिवर्तनों को संचालित करने के लिए पर्याप्त नहीं था। निष्कर्ष बताते हैं कि मस्तिष्क को रेक्टस फेमोरिस से जोड़ने वाला तंत्रिका राजमार्ग अन्य पैर की मांसपेशियों की ओर जाने वाले मार्गों से मौलिक रूप से भिन्न है। ऐसा प्रतीत होता है कि यह विशिष्ट मांसपेशी चुंबकीय उत्तेजना के साथ मानसिक चित्रण को मिलाने से प्रेरित होने वाले प्रकार की प्लास्टिसिटी के प्रति कम प्रतिक्रियाशील है, संभवतः इसलिए क्योंकि यह प्रत्यक्ष कॉर्टिकल मार्गों के बजाय पुराने, ब्रेनस्टेम-आधारित नियंत्रण प्रणालियों पर अधिक निर्भर करती है।
यह परिणाम इस धारणा को चुनौती देता है कि एक एकल पुनर्वास रणनीति सभी मांसपेशियों के लिए समान रूप से काम कर सकती है। अध्ययन इंगित करता है कि रेक्टस फेमोरिस उन सुधारात्मक परिवर्तनों के प्रति कम संवेदनशील हो सकता है जो शिन जैसी अधिक डिस्टल (distal) मांसपेशियों में होते हैं, जो सीधे मोटर कॉर्टेक्स द्वारा नियंत्रित होती हैं। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि हालांकि कुछ व्यक्तियों ने अस्थायी रूप से प्रतिक्रिया में वृद्धि दिखाई, लेकिन पूरे समूह ने ऐसा नहीं किया, जो लोगों के बीच उच्च स्तर की परिवर्तनशीलता की ओर इशारा करता है। तथ्य यह है कि शिन की मांसपेशी ने प्रतिक्रिया दी जबकि जांघ की मांसपेशी ने नहीं, यह उजागर करता है कि शरीर में मस्तिष्क की खुद को फिर से व्यवस्थित करने की क्षमता समान नहीं है। एक सार्वभौमिक कुंजी के बजाय, मस्तिष्क को अलग-अलग तालों के लिए अलग-अलग चाबियों की आवश्यकता होती है। अध्ययन निष्कर्ष निकालता है कि जबकि मानसिक चित्रण और चुंबकीय उत्तेजना का संयोजन कुछ मांसपेशियों के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है, यह रेक्टस फेमोरिस के लिए इष्टतम दृष्टिकोण नहीं हो सकता है, जो यह सुझाव देता है कि इस विशिष्ट मांसपेशी के लिए भविष्य के पुनर्वास प्रयासों को उन वैकल्पिक रणनीतियों की खोज करनी होगी जो इसके विभिन्न तंत्रिका सर्किटों को लक्षित करती हैं।
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