वैज्ञानिकों ने किशोरों के मस्तिष्क में छुपे हुए सिनैप्स हॉटस्पॉट ढूंढे: अध्ययन

वाशिंगटन डीसी (यूएस), 18 जनवरी (एएनआई): वैज्ञानिकों ने पता लगाया है कि किशोरों का मस्तिष्क पुराने कनेक्शनों को काटने के अलावा और भी बहुत कुछ करता है। किशोरावस्था के दौरान, यह सक्रिय रूप से न्यूरॉन्स के विशिष्ट भागों में सिनैप्स के घने नए समूहों का निर्माण करता है।

ये समूह केवल किशोरावस्था में उभरते हैं और उच्च-स्तरीय सोच को आकार देने में मदद कर सकते हैं। जब प्रक्रिया बाधित होती है, तो यह सिज़ोफ्रेनिया जैसी स्थितियों में भूमिका निभा सकती है।

किशोरावस्था न केवल सामाजिक और शारीरिक विकास के लिए, बल्कि मस्तिष्क के विकास के लिए भी एक निर्णायक चरण है। इस समय के दौरान, योजना बनाने, तर्क करने और निर्णय लेने जैसी उन्नत मानसिक क्षमताएँ परिपक्व होती रहती हैं।

फिर भी, वैज्ञानिकों को अभी भी इस बात की पूरी समझ नहीं है कि इस महत्वपूर्ण अवधि के दौरान मस्तिष्क के जटिल नेटवर्क कैसे आकार लेते हैं।

मस्तिष्क के विकास के केंद्र में सिनैप्स होते हैं, न्यूरॉन्स के बीच कार्यात्मक संबंध जो मस्तिष्क के माध्यम से जानकारी प्रवाहित करने की अनुमति देते हैं। दशकों से, शोधकर्ताओं का मानना ​​​​था कि बचपन के दौरान सिनैप्स संख्या लगातार बढ़ती है और फिर किशोरावस्था के दौरान कम हो जाती है।

इस विचार ने व्यापक रूप से स्वीकृत सिद्धांत को जन्म दिया कि अत्यधिक “सिनैप्टिक प्रूनिंग”, कमजोर या अप्रयुक्त कनेक्शन को हटाने की प्रक्रिया, न्यूरोसाइकिएट्रिक स्थितियों में योगदान कर सकती है।

सिज़ोफ्रेनिया, जिसमें मतिभ्रम, भ्रम और अव्यवस्थित सोच शामिल हो सकती है, अक्सर इस तंत्र से जुड़ा हुआ है।

नया शोध लंबे समय से चले आ रहे सिद्धांत को चुनौती देता है

क्यूशू विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों की एक टीम ने अब ऐसे सबूतों का खुलासा किया है जो इस लंबे समय से चले आ रहे दृष्टिकोण पर सवाल उठाते हैं।

14 जनवरी को साइंस एडवांसेज में प्रकाशित एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने पाया कि किशोरों का मस्तिष्क केवल कनेक्शनों को खत्म नहीं करता है। इसके बजाय, यह विकास के इस चरण के दौरान न्यूरॉन्स के विशिष्ट भागों में सिनेप्स के नए, कसकर भरे हुए समूह भी बनाता है।

क्यूशू विश्वविद्यालय के चिकित्सा विज्ञान संकाय में प्रोफेसर ताकेशी इमाई कहते हैं, “हम मस्तिष्क विकारों का अध्ययन करने के लिए नहीं निकले थे।”

“2016 में सिनैप्टिक विश्लेषण के लिए एक उच्च-रिज़ॉल्यूशन टूल विकसित करने के बाद, हमने जिज्ञासा से माउस सेरेब्रल कॉर्टेक्स को देखा। न्यूरोनल संरचना की सुंदरता को देखने के अलावा, हम डेंड्राइटिक स्पाइन के पहले अज्ञात उच्च-घनत्व वाले हॉटस्पॉट की खोज करके आश्चर्यचकित थे, डेंड्राइट्स में छोटे प्रोट्रूशियंस जहां उत्तेजक सिनैप्स बनते हैं, “ताकेशी ने कहा।

मुख्य मस्तिष्क परत पर ज़ूम इन करना

सेरेब्रल कॉर्टेक्स में छह परतें होती हैं जो अत्यधिक जटिल तंत्रिका सर्किट बनाने के लिए मिलकर काम करती हैं। इमाई और उनके सहयोगियों ने परत 5 में न्यूरॉन्स पर ध्यान केंद्रित किया, जो कई स्रोतों से जानकारी एकत्र करते हैं और कॉर्टेक्स के अंतिम आउटपुट के रूप में संकेतों को बाहर भेजते हैं। इस भूमिका के कारण, ये न्यूरॉन्स मस्तिष्क सूचना को कैसे संसाधित करता है, इसके लिए एक केंद्रीय नियंत्रण बिंदु के रूप में कार्य करते हैं।

इन कोशिकाओं का विस्तार से अध्ययन करने के लिए, टीम ने सुपर-रिज़ॉल्यूशन माइक्रोस्कोपी के साथ-साथ SeeDB2 – ऊतक समाशोधन एजेंट इमाई की टीम द्वारा विकसित – का उपयोग किया। इस संयोजन ने शोधकर्ताओं को पहली बार पारदर्शी मस्तिष्क ऊतक की जांच करने और पूरे लेयर 5 न्यूरॉन्स में डेंड्राइटिक स्पाइन का नक्शा बनाने की अनुमति दी।

एक सिनैप्स हॉटस्पॉट जो किशोरावस्था में दिखाई देता है

विस्तृत मानचित्रण से एक अप्रत्याशित पैटर्न का पता चला। डेंड्राइट के एक विशिष्ट खंड में डेंड्राइट स्पाइन की असामान्य रूप से घनी सांद्रता होती है, जिसे शोधकर्ता “हॉटस्पॉट” कहते हैं। आगे के विश्लेषण से पता चला कि यह हॉटस्पॉट जीवन की शुरुआत में मौजूद नहीं होता है और इसके बजाय किशोरावस्था के दौरान उभरता है।

यह पता लगाने के लिए कि यह परिवर्तन कब होता है, टीम ने विकास के कई चरणों में रीढ़ वितरण को ट्रैक किया। दो सप्ताह के चूहों में, दूध छुड़ाने से पहले, डेंड्राइटिक स्पाइन न्यूरॉन में अपेक्षाकृत समान रूप से फैले हुए थे। तीन से आठ सप्ताह की उम्र के बीच, एक अवधि जो प्रारंभिक बचपन से किशोरावस्था तक फैली हुई है, एपिकल डेंड्राइट के एक क्षेत्र में रीढ़ की हड्डी का घनत्व तेजी से बढ़ गया। समय के साथ, इस स्थानीयकृत वृद्धि के परिणामस्वरूप घने सिनैप्स हॉटस्पॉट का निर्माण हुआ।

इमाई कहते हैं, “ये निष्कर्ष बताते हैं कि अच्छी तरह से स्थापित ‘किशोर सिनैप्टिक प्रूनिंग’ परिकल्पना पर पुनर्विचार करने की जरूरत है।”

सिज़ोफ्रेनिया और मस्तिष्क विकारों के लिंक

यह खोज यह समझाने में भी मदद कर सकती है कि मस्तिष्क संबंधी कुछ विकार कैसे विकसित होते हैं।

“जबकि सिनैप्टिक प्रूनिंग मोटे तौर पर डेंड्राइट्स में होती है, किशोर कॉर्टिकल विकास के दौरान विशिष्ट डेंड्राइटिक डिब्बों में सिनैप्स का गठन भी होता है। इस प्रक्रिया का विघटन कम से कम कुछ प्रकार के सिज़ोफ्रेनिया में प्रमुख कारक हो सकता है,” अध्ययन के पहले लेखक और क्यूशू विश्वविद्यालय के ग्रेजुएट स्कूल ऑफ मेडिकल साइंसेज के स्नातक छात्र रियो एगाशिरा कहते हैं, जब शोध किया गया था।

इस विचार का पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं ने सेटडी1ए, हाइवेप2 और ग्रिन1 सहित सिज़ोफ्रेनिया से जुड़े जीनों में उत्परिवर्तन वाले चूहों की जांच की।

प्रारंभिक विकास सामान्य दिखाई दिया, जन्म के दो या तीन सप्ताह बाद तक रीढ़ की हड्डी का घनत्व सामान्य रहा। हालाँकि, किशोरावस्था के दौरान, सिनेप्स का गठन काफी कम हो गया था, जिससे हॉटस्पॉट का समुचित विकास नहीं हो सका।

कई वर्षों से, सिज़ोफ्रेनिया को मुख्य रूप से अत्यधिक सिनैप्स हानि के कारण होने वाली स्थिति के रूप में देखा जाता है। ये निष्कर्ष एक अलग संभावना का सुझाव देते हैं, कि किशोरावस्था के दौरान नए सिनैप्स के निर्माण में समस्याएँ महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकती हैं।

फिर भी, शोधकर्ता इस बात पर ज़ोर देते हैं कि उनका अध्ययन केवल चूहों पर केंद्रित है, और यह अनिश्चित है कि क्या वही प्रक्रियाएँ प्राइमेट्स या मनुष्यों में होती हैं।

मस्तिष्क विकास अनुसंधान में आगे की तलाश

इमाई कहते हैं, “आगे बढ़ते हुए, हम यह पहचानने की उम्मीद करते हैं कि किशोरावस्था के दौरान मस्तिष्क के कौन से क्षेत्र इन नए सिनैप्टिक कनेक्शनों का निर्माण कर रहे हैं।”

“यह हमें बताएगा कि इस विकासात्मक विंडो के दौरान वास्तव में कौन से सर्किट बनाए जा रहे हैं। यह समझना कि ये कनेक्शन कैसे और कब बनते हैं, मस्तिष्क के विकास और न्यूरोसाइकिएट्रिक विकारों के अंतर्निहित तंत्र दोनों के बारे में हमारे ज्ञान को आगे बढ़ा सकते हैं,” इमाई ने कहा। (एएनआई)

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