ফলের মাছি গবেষণায় প্রকাশ: নিউরাল গেট কীভাবে স্বল্পমেয়াদী স্মৃতি চালু করে

ছোট মস্তিষ্ক, পরিচিত নকশা

ফলের মাছির মস্তিষ্কে ২০০,০০০-এরও কম নিউরন থাকে। মানুষের মস্তিষ্কে থাকে কয়েক হাজার কোটি। আকারের এই বিশাল ব্যবধান সত্ত্বেও স্নায়ুবিজ্ঞানীরা এই পোকাকে একটি ফলপ্রসূ মডেল হিসেবে বিবেচনা করে আসছেন, কারণ মাছির মস্তিষ্কের সঙ্গে মানুষের মস্তিষ্কের striking মিল রয়েছে — আকারে নয়, বরং এটি কীভাবে সংগঠিত এবং এর কোষগুলি কীভাবে যোগাযোগ করে তার মধ্যে।

আরেকটি সুবিধা হলো সম্পূর্ণতা। মাছির মস্তিষ্কে নিউরনগুলির মধ্যে প্রতিটি সংযোগ, যা সমষ্টিগতভাবে কানেক্টোম নামে পরিচিত, ম্যাপ করা হয়েছে। এই সম্পূর্ণ ওয়্যারিং ডায়াগ্রাম গবেষকদের সরাসরি অধ্যয়ন করতে দেয় কীভাবে বিভিন্ন ধরনের নিউরন মিথস্ক্রিয়া করে একটি নির্দিষ্ট আচরণ তৈরি করে, যা আরও জটিল মস্তিষ্কে এখনও নাগালের বাইরে।

NYU Grossman School of Medicine-এর Department of Neuroscience-এর সহযোগী অধ্যাপক এবং এই গবেষণার সিনিয়র গবেষক Katherine Nagel, Ph.D. বলেন, এই কাজটি দেখায় কীভাবে একটি নিউরোনাল সার্কিট একটি স্বল্পমেয়াদী স্মৃতি গঠন করে যখন মাছি একটি গন্ধ শনাক্ত করে। এই স্মৃতি পোকাটিকে একটি দিক ধরে রাখতে এবং এমন একটি গন্ধের দিকে এগিয়ে যেতে দেয় যা সে মনে রাখার যোগ্য বলে সিদ্ধান্ত নিয়েছে। তিনি যোগ করেন, যদিও গবেষকরা দীর্ঘদিন ধরে ধরে নিয়েছিলেন এই ধরনের বিন্যাস কার্যকরী স্মৃতির ভিত্তি, নতুন পরীক্ষাগুলি নিশ্চিত করে যে বিন্যাসটি বিদ্যমান এবং একটি নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে এটি কীভাবে কাজ করে তা প্রদর্শন করে।

কার্যকরী স্মৃতির জন্য প্রয়োজন স্থিতিশীলতা ও নমনীয়তা উভয়ই

কার্যকরী স্মৃতি হলো মানসিক স্ক্র্যাচপ্যাড যা কয়েক সেকেন্ডের জন্য তথ্য ধরে রাখে। এটি একজনকে একটি সিকিউরিটি কোডের কয়েকটি সংখ্যা টাইপ করার জন্য যথেষ্ট সময় মনে রাখতে দেয়, অথবা একটি ঘর পার হওয়ার সময় একটি দিক মনে রাখতে দেয়। এই বৈশিষ্ট্যটি অপরিহার্য, তবে এর সঙ্গে দুটি প্রতিযোগী প্রয়োজনীয়তা আসে।

একদিকে রয়েছে স্থিতিশীলতা। যে স্মৃতি তৎক্ষণাৎ মুছে যায় তা অকেজো, তাই অন্তর্নিহিত নিউরাল কার্যকলাপকে অর্থপূর্ণ সময় ধরে টিকে থাকতে হয়। অন্যদিকে রয়েছে নমনীয়তা। অপ্রাসঙ্গিক বিবরণ ধরে রাখা শক্তির বিশাল অপচয় হবে — কেউই দিনে সম্মুখীন হওয়া প্রতিটি সংখ্যা স্মৃতিতে সংরক্ষণ করে উপকৃত হয় না। তাই একটি কার্যকর সিস্টেমকে দ্রুত চালু হতে, স্থির থাকতে এবং পরিষ্কারভাবে বন্ধ হতে হয়।

চালু ও বন্ধ হওয়ার জন্য নির্মিত একটি সার্কিট

নতুন গবেষণাটি পরীক্ষা করেছে কীভাবে নিউরনগুলি কার্যকরী স্মৃতিতে তথ্য এনকোড করতে মিথস্ক্রিয়া করে, এবং বিশেষভাবে কীভাবে সেই মিথস্ক্রিয়াগুলি সক্রিয় ও নিষ্ক্রিয় করা সহজ থাকা সত্ত্বেও টিকিয়ে রাখা যায়। গবেষকদের মতে, উত্তরটি সার্কিটের মধ্যে একটি গেটিং বিন্যাসে নিহিত।

একটি গন্ধ একটি স্মৃতি সার্কিট আনলক করে

প্রক্রিয়াটি কাজ করতে দেখার জন্য, দলটি ফলের মাছিগুলিকে আপেল সিডার ভিনেগারের একটি শক্তিশালী ডোজের সংস্পর্শে আনে। পোকাগুলি গন্ধের দিকে উড়ে যায় এবং বাতাস থেকে গন্ধ অদৃশ্য হওয়ার পরও কয়েক সেকেন্ড ধরে সেই দিকে চলতে থাকে, যা ইঙ্গিত করে যে গন্ধের একটি স্মৃতি উদ্দীপনা নিজেই চলে যাওয়ার পরও তাদের আচরণ পরিচালনা করছিল।

মাছিগুলি সাড়া দেওয়ার সময়, গবেষকরা তাদের মস্তিষ্কে কার্যকলাপ পর্যবেক্ষণ করেন। তারা দেখেন যে দুই ধরনের ভিন্ন নিউরন গন্ধের প্রতি অনুরূপ কার্যকলাপের প্যাটার্নে প্রতিক্রিয়া জানায়। এই ওভারল্যাপিং প্রতিক্রিয়াই গেটের স্বাক্ষর: দুটি কোষ জনসংখ্যা এমনভাবে মিথস্ক্রিয়া করে যা একটি ক্ষণস্থায়ী সংবেদনশীল ঘটনাকে একটি স্ব-টিকিয়ে রাখা সংকেতে রূপান্তরিত করতে দেয়, তারপর মুক্তি দেয়।

প্রকৃতপক্ষে, সার্কিটটি কম্পিউটার ফাইল সংরক্ষণ করার মতো গন্ধ সংরক্ষণ করে না। এটি একটি সাময়িক অবস্থা তৈরি করে যা মাছির আচরণকে প্রভাবিত করে, এবং সেই অবস্থাটি তার উদ্দেশ্য পূরণ হওয়ার পর বন্ধ করা যায়।

মানব স্মৃতি অধ্যয়নের জন্য মাছি কেন উপযোগী

মডেল হিসেবে ফলের মাছির মূল্য সেই বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে যা এটিকে সহজে উপেক্ষা করার মতো করে তোলে। এর মস্তিষ্ক সম্পূর্ণভাবে ট্রেস করার জন্য যথেষ্ট ছোট, তবুও এটি এমন সমস্যার সমাধান করে যা স্তন্যপায়ী মস্তিষ্কও সম্মুখীন হয়: একটি উদ্দীপনা শনাক্ত করা, এটি গুরুত্বপূর্ণ কিনা তা সিদ্ধান্ত নেওয়া, এটি সংক্ষিপ্তভাবে ধরে রাখা এবং এর উপর কাজ করা।

যেহেতু মাছির কানেক্টোম সম্পূর্ণ, বিজ্ঞানীরা একটি নির্দিষ্ট নিউরন ধরন শনাক্ত করতে, এর সংযোগগুলি অনুসরণ করতে এবং এর কার্যকলাপ আচরণে কী অবদান রাখে তা জিজ্ঞাসা করতে পারেন। তাই এই ধরনের ফলাফল একটি প্রক্রিয়ার সুনির্দিষ্ট, পরীক্ষাযোগ্য বিবরণ প্রদান করে যা কয়েক দশক ধরে প্রস্তাবিত হয়েছে কিন্তু সরাসরি খুব কমই পর্যবেক্ষণ করা হয়েছে।

• নিশ্চিত প্রক্রিয়া: গবেষণাটি স্বল্পমেয়াদী স্মৃতি কীভাবে গঠিত ও রক্ষণাবেক্ষিত হয় তার দীর্ঘদিনের অনুমিত ব্যাখ্যাকে সমর্থন করে।
• সার্কিট-স্তরের বিস্তারিত: দুটি স্বতন্ত্র নিউরন ধরন একসঙ্গে কাজ করে সেই গেট তৈরি করে যা স্মৃতি টিকিয়ে রাখে।
• আচরণগত প্রমাণ: মাছিগুলি একটি গন্ধ অদৃশ্য হওয়ার পরও কয়েক সেকেন্ড ধরে তার দিকে চলতে থাকে, যা স্মৃতির কাজ দেখায়।
• মডেলের মূল্য: সম্পূর্ণভাবে ম্যাপ করা কানেক্টোম মাছির মস্তিষ্ককে স্মৃতি সম্পর্কে ধারণার জন্য একটি ব্যবহারিক পরীক্ষার ক্ষেত্র করে তোলে।

ফলাফল কী দেখায় এবং কী দেখায় না

পরীক্ষাগুলি বর্ণনা করে কীভাবে একটি পোকার একটি নির্দিষ্ট সার্কিট এক ধরনের সংবেদনশীল ইনপুটের প্রতিক্রিয়ায় একটি স্বল্পস্থায়ী স্মৃতি গঠন করে। মানুষের মধ্যে কার্যকরী স্মৃতির অনেক রূপ জুড়ে সমতুল্য গেটিং বিন্যাস কাজ করে কিনা তা একটি খোলা প্রশ্ন থেকে যায়, এবং গবেষকরা ফলাফলটিকে একটি নির্দিষ্ট প্রেক্ষাপটে একটি নীতির নিশ্চিতকরণ হিসেবে উপস্থাপন করেন, সর্বজনীন নিয়ম হিসেবে নয়।

তবুও, অন্তর্নিহিত নকশাটি তার মিতব্যয়িতার জন্য আকর্ষণীয়। যে মস্তিষ্ক প্রয়োজন হলে একটি স্মৃতি চালু করতে পারে — এবং প্রয়োজন না হলে বন্ধ করতে পারে — তা খুব দ্রুত ভুলে যাওয়ার খরচ এবং অতিরিক্ত মনে রাখার খরচ উভয়ই এড়ায়। স্থিতিশীলতা ও নমনীয়তার মধ্যে এই ভারসাম্য প্রতিটি স্নায়ুতন্ত্রকে সমাধান করতে হয়, এবং ফলের মাছি একটি সমাধানের স্পষ্ট দৃশ্য প্রদান করে।

গবেষণাটি, ৭ অক্টোবর Nature জার্নালে অনলাইনে প্রকাশিত, ক্রমবর্ধমান কাজের সঙ্গে যোগ করে যা পোকার সম্পূর্ণ ওয়্যারিং ডায়াগ্রাম ব্যবহার করে পৃথক কোষ ধরনকে নির্দিষ্ট আচরণের সঙ্গে সংযুক্ত করে। স্নায়ুবিজ্ঞানীদের জন্য, ফলাফল হলো নিউরাল গেট কীভাবে সংক্ষিপ্ত সংবেদনশীল ইনপুটকে একটি স্মৃতিতে রূপান্তরিত করে যা একটি প্রাণীকে তার পরবর্তী কয়েক সেকেন্ডের মধ্য দিয়ে পরিচালিত করতে পারে তার একটি স্পষ্টতর চিত্র।

এই নিবন্ধটি Medical Xpress-এর রিপোর্টিংয়ের উপর ভিত্তি করে। মূল নিবন্ধ পড়ুন।