वैज्ञानिकों ने स्तनधारी मस्तिष्क कोशिका एटलस विकसित करने का पहला मसौदा पूरा कर लिया है

वैज्ञानिकों के एक वैश्विक संघ ने स्तनधारी मस्तिष्क (चूहे से मानव तक) का अब तक का पहला और सबसे विस्तृत “विकासात्मक मानचित्र” बनाया है, जो प्रारंभिक मस्तिष्क विकास के रहस्य और स्वास्थ्य और बीमारी में इसकी महत्वपूर्ण भूमिका को उजागर करने में पहला महत्वपूर्ण कदम उठा रहा है।

जीवन-परिवर्तनकारी न्यूरोडेवलपमेंटल विकार जो महत्वपूर्ण संज्ञानात्मक, संचार, व्यवहारिक या साइकोमोटर हानि का कारण बनते हैं, दुनिया भर में 15% बच्चों या किशोरों को प्रभावित करते हैं, संयुक्त राज्य अमेरिका में ऑटिज्म और ध्यान घाटे की सक्रियता विकारों (एडीएचडी) के निदान बढ़ रहे हैं।

मनुष्यों में, मस्तिष्क के विकास का यह प्रारंभिक चरण विशिष्ट रूप से लंबा होता है, इसलिए इस महत्वपूर्ण चरण को समझना जहां चीजें गलत हो सकती हैं, मस्तिष्क विकारों के बारे में हमारी समझ को स्पष्ट करने और उनका इलाज करने के लिए आवश्यक है।

एलन इंस्टीट्यूट में ब्रेन साइंस के कार्यकारी उपाध्यक्ष और निदेशक और कई अध्ययनों के प्रमुख लेखकों में से एक होंगकुई ज़ेंग, पीएच.डी. ने कहा, “कार्य का यह सेट हमें एक विस्तृत खाका देता है कि समय के साथ विभिन्न मस्तिष्क कोशिकाएं कैसे उभरती हैं और परिपक्व होती हैं।”

“यह समझकर कि विकास के दौरान महत्वपूर्ण जीन कब और कहाँ सक्रिय होते हैं, हम यह उजागर करना शुरू कर सकते हैं कि उस प्रक्रिया में व्यवधान से ऑटिज़्म या सिज़ोफ्रेनिया जैसे विकार कैसे हो सकते हैं। यह मूलभूत ज्ञान है जो बेहतर निदान और लक्षित उपचार के द्वार खोलता है।”

के पैकेज में में 12 अध्ययन प्रकाशित प्रकृति पत्रिकाओं का परिवार, शोधकर्ताओं ने प्रारंभिक विकास के दौरान स्तनधारी कोशिका प्रकारों की नई विशेषताओं को प्रकट किया और पर्यावरणीय कारकों पर प्रकाश डालना शुरू किया-जिसमें संवेदी इनपुट और सामाजिक व्यवहार शामिल हैं-इससे प्रभावित होता है कि मस्तिष्क कैसे विकसित होता है।

परिणामी व्यापक, क्रॉस-प्रजाति विकासशील मस्तिष्क कोशिका एटलस नींव रखते हैं और एक के लिए शक्तिशाली उपकरण प्रदान करते हैं मानव मस्तिष्क की समझ में नया युग स्वास्थ्य और बीमारी में.

कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, सैन फ्रांसिस्को में न्यूरोलॉजिकल सर्जरी, शरीर रचना विज्ञान, मनोचिकित्सा और व्यवहार विज्ञान के अध्ययन लेखकों और एसोसिएट प्रोफेसर में से एक, टॉमस नोवाकोव्स्की, पीएचडी, ने कहा, “यह समझना वास्तव में एक लंबे समय से चला आ रहा रहस्य है कि ये प्रक्रियाएं कैसे होती हैं।”

“वयस्क मस्तिष्क से प्राप्त निष्कर्षों पर निर्माण करना और विकासात्मक चरणों में आगे बढ़ना बेहद महत्वपूर्ण है क्योंकि यह कमजोरियों और उत्परिवर्तनों के बारे में हमारी समझ को सूचित करेगा जो न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों को जन्म दे सकता है।”

इस ऐतिहासिक उपलब्धि को नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ के ब्रेन रिसर्च थ्रू एडवांसिंग इनोवेटिव न्यूरोटेक्नोलॉजीज इनिशिएटिव द्वारा समर्थित किया गया था, या ब्रेन पहलजिसका उद्देश्य नवीन न्यूरोटेक्नोलॉजी के विकास में तेजी लाना और मानव मस्तिष्क के बारे में हमारी समझ में क्रांतिकारी बदलाव लाना है।

नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ मेंटल हेल्थ के पूर्व निदेशक और कोलंबिया विश्वविद्यालय के मनोचिकित्सा विभाग के वर्तमान अध्यक्ष, एमडी/पीएचडी, जोशुआ गॉर्डन ने कहा, “ये मानचित्र एक अभूतपूर्व उपलब्धि हैं, और बहुत महत्वपूर्ण संदर्भ हैं जिनकी अत्यधिक आवश्यकता है क्योंकि हम स्वास्थ्य और बीमारी में विकासशील मस्तिष्क को नियंत्रित करने वाले तंत्र को समझना चाहते हैं।”

“वे एक ऐसा मंच प्रदान करते हैं जिस पर हम ऑटिज़्म, सिज़ोफ्रेनिया और अन्य विकारों की गहरी समझ बना सकते हैं जिन्हें हम जानते हैं कि मस्तिष्क के विकास के दौरान प्रकट होते हैं।”

एलन इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिकों ने इस पैकेज में तीन अध्ययनों में योगदान दिया। “टेलेंसफैलिक गैबैर्जिक न्यूरॉन्स का ट्रांसक्रिप्टोमिक और स्थानिक संगठन” चूहों में मस्तिष्क कोशिकाओं के एक विशेष समूह पर ध्यान केंद्रित किया जाता है जिसे GABAergic अवरोधक न्यूरॉन्स कहा जाता है।

ये कोशिकाएं मस्तिष्क में ब्रेक की तरह काम करती हैं, अत्यधिक गतिविधि को शांत करती हैं और मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों को सुचारू रूप से संचार करने में मदद करती हैं। मनुष्यों में ये न्यूरॉन्स हमारे हर काम के लिए महत्वपूर्ण हैं, गतिविधि और स्मृति से लेकर भावनाओं को प्रबंधित करने तक।

1.2 मिलियन से अधिक मस्तिष्क कोशिकाओं के डेटा का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने इन कोशिकाओं का अब तक का सबसे पूर्ण “पारिवारिक वृक्ष” बनाया, जिसमें दिखाया गया कि वे कैसे विकसित होते हैं, फैलते हैं और अलग-अलग उपप्रकारों में भिन्न होते हैं। सबसे आश्चर्यजनक निष्कर्षों में से एक यह दर्शाता है कि कैसे ये कोशिकाएं अपने जन्म स्थान से लेकर जहां समाप्त होती हैं वहां तक ​​लंबी दूरी तय करती हैं – कभी-कभी पूरे मस्तिष्क क्षेत्रों को पार कर जाती हैं।

वैज्ञानिकों ने यह भी पाया कि इनमें से कुछ न्यूरॉन्स जन्म के बाद भी लंबे समय तक विकसित होते रहते हैं, खासकर मस्तिष्क के उन हिस्सों में जो सीखने, निर्णय लेने और भावनाओं से जुड़े होते हैं। इसका मतलब यह है कि हस्तक्षेप करने और मस्तिष्क को खुद को फिर से व्यवस्थित करने में मदद करने के लिए पहले की तुलना में अधिक समय लग सकता है, खासकर विकासात्मक चुनौतियों वाले बच्चों के लिए।

शोधकर्ता अब यह भी पहचान सकते हैं कि GABAergic न्यूरॉन्स के कौन से विशिष्ट उपप्रकार विभिन्न विकारों में प्रभावित होते हैं और अधिक लक्षित चिकित्सीय दृष्टिकोण विकसित कर सकते हैं।

दूसरे अध्ययन में, “माउस विज़ुअल कॉर्टेक्स विकास में निरंतर सेल प्रकार विविधीकरण”वैज्ञानिकों ने अपना ध्यान विज़ुअल कॉर्टेक्स पर केंद्रित किया, मस्तिष्क का वह हिस्सा जो हम जो देखते हैं उसे संसाधित करता है। उन्होंने चूहों में मस्तिष्क के विकास के शुरुआती दिनों से लेकर युवा वयस्कता तक 770,000 से अधिक व्यक्तिगत कोशिकाओं पर नज़र रखी और दृश्य प्रांतस्था में सभी प्रकार की कोशिकाओं के लिए विकासात्मक प्रक्षेपवक्र वृक्षों का निर्माण किया।

उन्होंने सीखा कि मस्तिष्क कोशिकाएं जन्म से पहले विकसित नहीं होतीं जैसा कि पहले सोचा गया था। इसके बजाय, जानवर की युवावस्था में नए प्रकार की कोशिकाएँ अच्छी तरह से बनती रहती हैं, विशेष रूप से महत्वपूर्ण क्षणों के आसपास जैसे कि जब उसकी आँखें पहली बार खुलती हैं या जब मस्तिष्क दृश्य जानकारी को संसाधित करना सीखना शुरू करता है।

इस खोज से पता चलता है कि जन्म के बाद के अनुभव – जैसे देखना, सुनना या दुनिया के साथ बातचीत करना – मस्तिष्क के विकास को हमारी समझ से कहीं अधिक आकार दे सकते हैं। इसका मतलब यह भी है कि इन “महत्वपूर्ण अवधियों” के दौरान जन्म के बाद भी विकास संबंधी विकारों का इलाज संभव हो सकता है, जब मस्तिष्क अभी भी अपने सर्किट का निर्माण और परिष्कृत कर रहा होता है।

में “संपूर्ण कॉर्टेक्स इन सीटू अनुक्रमण से इनपुट-निर्भर क्षेत्र की पहचान का पता चलता है”सेरेब्रल कॉर्टेक्स में लाखों एकल न्यूरॉन्स की जीन अभिव्यक्ति को मैप करने के लिए, शोधकर्ता BARseq, एक अत्यधिक विशिष्ट आनुवंशिक अनुक्रमण तकनीक का उपयोग करते हैं।

शोधकर्ताओं ने पाया कि विभिन्न न्यूरॉन प्रकारों का अनूठा संयोजन एक “सेलुलर हस्ताक्षर” की तरह कार्य करता है जो मस्तिष्क क्षेत्र की भविष्यवाणी और परिभाषित करता है। एक महत्वपूर्ण खोज यह थी कि संवेदी अनुभव, जैसे दृष्टि, भी विकास के दौरान मस्तिष्क क्षेत्र विशेषज्ञता के साथ दृढ़ता से जुड़ा हुआ है।

साथ में, ये अध्ययन उस सटीक समय और पैटर्न को प्रकट करते हैं जिसके द्वारा मस्तिष्क कोशिकाएं बढ़ती हैं, विशेषज्ञ होती हैं और जुड़ती हैं। ये खोजें विकास के दौरान महत्वपूर्ण खिड़कियां प्रकट करती हैं – कुछ जन्म के बाद भी – जब मस्तिष्क विशेष रूप से परिवर्तन के प्रति संवेदनशील होता है।

इस मूल्यवान अंतर्दृष्टि का बचपन के मस्तिष्क संबंधी विकारों को समझने और उनका इलाज करने में निहितार्थ है जो जीवन के शुरुआती चरणों में शुरू होते हैं।