मानव स्मृति की विशिष्ट तंत्रिका वायरिंग

ISTA जीवविज्ञानी मानव मस्तिष्क की विशिष्टताओं को जानने के लिए न्यूरोसर्जनों के साथ मिलकर काम करते हैं

मानव मस्तिष्क का ब्लैक बॉक्स खुलने लगा है। यद्यपि पशु मॉडल स्तनधारी मस्तिष्क के बारे में हमारी समझ को आकार देने में सहायक हैं, दुर्लभ मानव डेटा महत्वपूर्ण विशिष्टताओं को उजागर कर रहा है। में प्रकाशित एक पेपर में कक्षइंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी ऑस्ट्रिया (आईएसटीए) में जोनास समूह के नेतृत्व में एक टीम और मेडिकल यूनिवर्सिटी ऑफ वियना के न्यूरोसर्जन ने मानव हिप्पोकैम्पस सीए 3 क्षेत्र पर प्रकाश डाला, जो स्मृति भंडारण के लिए केंद्रीय है।

हममें से कई लोगों ने चिमनी के पास दादा-दादी के साथ उन चुराए गए क्षणों का आनंद लिया है, हमारे दिल अच्छे पुराने समय से उनकी कहानियों की साज़िशों की ओर दौड़ रहे हैं, जो ज्वलंत कल्पना और कल्पना की एक चुटकी के साथ वर्णित हैं। हमारे मानव मस्तिष्क में जीवन भर यादों को संग्रहीत करने और याद रखने की उल्लेखनीय क्षमता है। एक भौतिक स्थान, एक गंध, या एक परिचित स्थिति अकेले ही स्मृति को वापस ला सकती है, और हमारा मस्तिष्क पैटर्न को पूरा करने के लिए इन संघों का उपयोग करता है। यद्यपि मानव मस्तिष्क इस उद्देश्य के लिए अनुकूलित है, हम केवल यह समझना शुरू कर रहे हैं कि यह हमारे परिवेश के बारे में जानकारी को कैसे एकीकृत करता है। यह पैटर्न-पूर्ण प्रक्रिया हमारे मस्तिष्क की एक उल्लेखनीय कम्प्यूटेशनल संपत्ति है जिसे साहचर्य स्मृति कहा जाता है।

मस्तिष्क के बारे में हमारे तंत्रिका विज्ञान का अधिकांश ज्ञान कृंतकों जैसे अच्छी तरह से अध्ययन किए गए पशु मॉडल से उत्पन्न होता है, जो विज्ञान के लिए अपरिहार्य हैं। लेकिन क्या मानव मस्तिष्क केवल चूहे के मस्तिष्क का एक बढ़ा हुआ संस्करण है, या इसमें विशिष्ट विशेषताएं हैं जो इसे मानव बनाती हैं? अब, इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एंड टेक्नोलॉजी ऑस्ट्रिया (आईएसटीए) के शोधकर्ता और वियना मेडिकल यूनिवर्सिटी के न्यूरोसर्जन इस बात पर प्रकाश डालते हैं कि मानव मस्तिष्क कैसे बनता है और सहयोगी यादें कैसे प्राप्त करता है। जीवन विज्ञान के लिए मैग्डेलेना वाल्ज़ प्रोफेसर आईएसटीए में पीटर जोनास और आईएसटीए पोस्टडॉक जेक वॉटसन, जिन्होंने वियना मेडिकल यूनिवर्सिटी के न्यूरोसर्जरी विभाग के प्रोफेसर कार्ल रोस्लर के साथ सहयोग की शुरुआत की, ने मिर्गी के उन रोगियों के नमूनों की जांच की, जिन्होंने अक्षुण्ण, जीवित मानव ऊतक से सीधे अंतर्दृष्टि प्राप्त करने के लिए न्यूरोसर्जरी की थी।

स्मृति निर्माण की विशिष्ट मानवीय विशेषताएं

सीखने और साहचर्य स्मृति के लिए मस्तिष्क का केंद्र हिप्पोकैम्पस है। इसके भीतर, CA3 नामक एक क्षेत्र सूचनाओं के भंडारण और प्रसंस्करण तथा पैटर्न को पूरा करने के लिए जिम्मेदार है। चूँकि स्वस्थ मानव सामग्री दुर्लभ है, अधिकांश अध्ययन अब तक पशु मॉडल पर केंद्रित रहे हैं। जोनास और वॉटसन ने मिर्गी के उपचार-प्रतिरोधी रूपों में विशेषज्ञता रखने वाले न्यूरोसर्जन रोस्लर के साथ मिलकर इस समस्या पर काबू पाया। जोनास कहते हैं, “जबकि न्यूरोसर्जरी से गुजरने वाले रोगियों में नैदानिक ​​​​प्रस्तुतियों की एक विस्तृत विविधता होती है, प्रोफेसर रोस्लर ने मिर्गी के रोगियों की एक उप-समूह की पहचान की, जिन्होंने एक बरकरार हिप्पोकैम्पस प्रस्तुत किया।” वैज्ञानिक संभवतः इस अवसर को चूक नहीं सकते थे। जोनास बताते हैं, “मिर्गी के इस रूप में, हिप्पोकैम्पस का एकतरफा उच्छेदन यह सुनिश्चित करने के लिए आवश्यक है कि मरीजों को ठीक होने और मिर्गी-मुक्त जीवन जीने का मौका मिले।” इस प्रकार, टीम सूचित सहमति से 17 मिर्गी रोगियों से अक्षुण्ण हिप्पोकैम्पस ऊतक प्राप्त कर सकी।

शोधकर्ताओं ने न्यूरॉन्स के गतिशील कार्यात्मक गुणों को मापने के लिए अत्याधुनिक प्रयोगात्मक तकनीकों-बहुकोशिकीय पैच-क्लैंप रिकॉर्डिंग और सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी को मॉडलिंग के साथ जोड़ा और आंखें खोलने वाले निष्कर्ष निकाले। अच्छी तरह से अध्ययन किए गए माउस हिप्पोकैम्पस का एक स्केल-अप संस्करण होने से दूर, मानव सीए 3 क्षेत्र में तंत्रिका कनेक्टिविटी विरल थी, और इसके सिनैप्स-कनेक्शन जो न्यूरॉन्स के बीच संकेतों को पारित करने की अनुमति देते हैं-अधिक विश्वसनीय और सटीक दिखाई देते हैं। इस प्रकार, टीम ने मानव मस्तिष्क की वायरिंग के विशिष्ट गुणों को उजागर किया।

“ऐसा लगा जैसे हम कुछ भी नहीं जानते”

चूहों और चूहों की तुलना में मानव हिप्पोकैम्पस की सेलुलर संरचना और सिनैप्टिक कनेक्टिविटी में महत्वपूर्ण अंतर के बावजूद, पशु मॉडल से डेटा बहुत महत्वपूर्ण है। यह एक संदर्भ के रूप में कार्य करता है और वैज्ञानिकों को मानव ऊतक के अध्ययन के लिए तकनीक विकसित करने में मदद करता है। वॉटसन कहते हैं, “कृंतकों के साथ काम करने वाली पृष्ठभूमि से आने पर, ऐसा महसूस हो सकता है कि हिप्पोकैम्पस के बारे में सब कुछ पहले से ही ज्ञात है।” “जैसे ही मैंने पहले रोगी के नमूनों की जांच शुरू की, मुझे एहसास हुआ कि हम मानव हिप्पोकैम्पस के बारे में कितना नहीं जानते थे। हालांकि यह कृंतकों में सबसे अच्छा अध्ययन किया गया मस्तिष्क क्षेत्र है, लेकिन ऐसा लगा जैसे हम मानव के बारे में कुछ भी नहीं जानते थे शरीर विज्ञान, सेलुलर संगठन, या कनेक्टिविटी।” इस प्रकार, कृंतक हिप्पोकैम्पस ऊतक के साथ काम करने के अपने अनुभव के आधार पर, वॉटसन और जोनास को मनुष्यों में मस्तिष्क के इस हिस्से की फिर से जांच करने के नए तरीके खोजने की जरूरत थी।

फिजियोलॉजिस्ट के करियर का सबसे अच्छा दिन

वर्तमान अध्ययन यह बदलने में मदद करता है कि वैज्ञानिक और स्वास्थ्य देखभाल पेशेवर मानव मस्तिष्क को कैसे समझते हैं। जोनास कहते हैं, “हमारा काम मानव दृष्टिकोण से मस्तिष्क की हमारी समझ पर पुनर्विचार करने की आवश्यकता पर प्रकाश डालता है। मस्तिष्क सर्किटरी पर भविष्य के शोध, भले ही कृंतक मॉडल जीवों का उपयोग कर रहे हों, मानव मस्तिष्क को ध्यान में रखकर आयोजित किया जाना चाहिए।” वैज्ञानिकों के मुताबिक, यह काम सही न्यूरोसर्जन और सही फिजियोलॉजिस्ट के बीच तालमेल का फल है। वॉटसन ने जोर देकर कहा, “प्रोफेसर रॉस्लर बुनियादी अनुसंधान को बढ़ावा देने के लिए बहुत उत्सुक हैं और उन्होंने प्रयोगशाला परीक्षण के लिए सर्वोत्तम संभव स्थिति में रोगी के ऊतकों को निकालने के लिए परिष्कृत तकनीक विकसित की है।” इस सहयोग ने आईएसटीए शोधकर्ताओं को विज्ञान में एक दुर्लभ संसाधन तक पहुंच प्रदान की है: अक्षुण्ण, जीवित मानव मस्तिष्क ऊतक। चूंकि ऊतक की उपलब्धता सर्जरी पर निर्भर थी, इसलिए वैज्ञानिकों को हर कुछ महीनों में छिटपुट रूप से ही नई जैविक सामग्री प्राप्त होती थी। इससे उनकी प्रयोगशाला के लॉजिस्टिक्स पर असर पड़ा है: उन्हें अक्सर अल्प सूचना पर गैर-मानवीय सामग्री का उपयोग करने वाली सभी परियोजनाओं को बाधित करने और ताजा मानव नमूनों को प्राप्त करने और उनकी जांच करने के लिए जगह खाली करने की आवश्यकता होती है। वॉटसन कहते हैं, “यह सोचना अवास्तविक लगता है कि जिस मिर्गी के रोगी की उसी सुबह न्यूरोसर्जरी हुई थी, वह अस्पताल में ठीक हो रहा था, जबकि हम उनके मस्तिष्क से ऊतक के एक बरकरार और जीवित टुकड़े की जांच कर रहे थे।” “पीछे मुड़कर देखें, तो एक फिजियोलॉजिस्ट के रूप में मेरे करियर का सबसे अच्छा दिन वह था जब हमारी प्रयोगशाला में पहले मानव ऊतक पहुंचे।”

प्रकाशन:

जेक एफ. वॉटसन, विक्टर वर्गास-बैरोसो, रेबेका जे. मोर्स-मोरा, एंड्रिया नवास-ओलिव, मोजतबा आर. तवाकोली, जोहान जी. डेंजल, मैथियास टॉम्सचिक, कार्ल रोस्लर, और पीटर जोनास। 2024. मानव हिप्पोकैम्पस CA3 कुशल साहचर्य स्मृति के लिए विशिष्ट कार्यात्मक कनेक्टिविटी नियमों का उपयोग करता है। कक्ष। डीओआई: 10.1016/जे.सेल.2024.11.022

टेम्पोरल लोब मिर्गी से पीड़ित 17 व्यक्तियों से सूचित रोगी की सहमति से मानव ऊतक के नमूने प्राप्त किए गए थे। इस कार्य को मेडिकल यूनिवर्सिटी वियना (MUW) की आचार समिति (EK Nr: 2271/2021) द्वारा अनुमोदित किया गया था। अधिक जानकारी पेपर के प्रायोगिक मॉडल और अध्ययन प्रतिभागी विवरण अनुभाग में पाई जा सकती है।