थैलेमस सक्रिय रूप से दृश्य परिपथों को जोड़ने में मदद करता है, चूहों पर अध्ययन में पाया गया

थैलेमस को अक्सर इंद्रियों के लिए मस्तिष्क का रिले स्टेशन कहा जाता है, एक ऐसा केंद्र जो बाहरी दुनिया से संकेत एकत्र करता है और प्रसंस्करण के लिए उन्हें कॉर्टेक्स तक पहुँचाता है। एक नए अध्ययन से पता चलता है कि प्रारंभिक विकास के दौरान यह संरचना संदेशों को आगे बढ़ाने से कहीं अधिक काम करती है: इसकी अपनी गतिविधि उन परिपथों को बनाने में मदद करती प्रतीत होती है जो बाद में दृश्य सूचना ले जाएँगे।

स्पेनिश नेशनल रिसर्च काउंसिल (CSIC) और मिगुएल हर्नांडेज़ यूनिवर्सिटी ऑफ एल्चे (UMH) के संयुक्त केंद्र इंस्टीट्यूट फॉर न्यूरोसाइंसेज (IN) में गुइलेर्मिना लोपेज़-बेंडिटो के नेतृत्व वाली एक टीम बताती है कि मस्तिष्क के विकास के साथ थैलेमस दृश्य परिपथों को व्यवस्थित करने में मौलिक भूमिका निभाता है। द जर्नल ऑफ न्यूरोसाइंस में प्रकाशित और चूहा मॉडलों पर आधारित ये निष्कर्ष बताते हैं कि थैलेमिक गतिविधि को बाधित करने से थैलेमस और दृश्य कॉर्टेक्स दोनों में कोशिकाओं की प्रमुख आबादी का स्वरूप बदल जाता है।

एक रिले स्टेशन जो सड़क भी बनाता है

थैलेमस संवेदी अंगों और सेरेब्रल कॉर्टेक्स के बीच संचार के केंद्र में स्थित है। दृश्य पथ के साथ, यह रेटिना से इनपुट एकत्र करता है और इसे दृश्य कॉर्टेक्स तक भेजता है, वह क्षेत्र जो हम जो देखते हैं उसकी व्याख्या करने के लिए जिम्मेदार है। यह रिले कार्य अच्छी तरह स्थापित है। नया काम जो जोड़ता है वह यह प्रमाण है कि थैलेमस उस प्रणाली का वास्तुकार भी है जिसकी वह सेवा करता है।

IN CSIC-UMH में डेवलपमेंट, प्लास्टिसिटी एंड रीप्रोग्रामिंग ऑफ सेंसरी सर्किट्स प्रयोगशाला का नेतृत्व करने वाली लोपेज़-बेंडिटो के अनुसार, परिणाम बताते हैं कि थैलेमस दृश्य संकेतों के लिए केवल एक निष्क्रिय माध्यम नहीं है। इसके बजाय, वे कहती हैं, यह तंत्रिका परिपथों के निर्माण में सक्रिय भाग लेता है, इसकी गतिविधि यह नियंत्रित करने में मदद करती है कि इंटरन्यूरॉन्स उन परिपथों में कैसे शामिल होते हैं और कैसे वितरित होते हैं — एक ऐसी प्रक्रिया जिसे वे उचित विकास के लिए आवश्यक बताती हैं।

सुर्खियों में इंटरन्यूरॉन्स

अध्ययन के केंद्र में मौजूद कोशिका आबादी इंटरन्यूरॉन है। ये न्यूरॉन नियामकों के रूप में कार्य करते हैं, अपने आसपास के परिपथों की गतिविधि को संशोधित करते हैं और तंत्रिका संकेतन को संतुलित रखने में मदद करते हैं। उनकी संख्या और उनका स्थान महत्वपूर्ण है: बहुत कम, बहुत अधिक, या खराब स्थिति में इंटरन्यूरॉन्स किसी परिपथ के व्यवहार को बदल सकते हैं।

जब शोधकर्ताओं ने अपने चूहा मॉडलों में न्यूरोनल गतिविधि को बदला, तो उन्होंने इस आबादी में मापनीय परिवर्तन देखे। अध्ययन बताता है कि:

• थैलेमिक गतिविधि में संशोधन होने पर दृश्य थैलेमस में इंटरन्यूरॉन्स की संख्या बदल गई।
• दृश्य थैलेमस में उन इंटरन्यूरॉन्स का वितरण भी बदल गया।
• दृश्य कॉर्टेक्स में इंटरन्यूरॉन्स का संगठन भी प्रभावित हुआ।
• ये प्रभाव दृश्य पथ के विभिन्न बिंदुओं पर और विकास के विभिन्न चरणों में गतिविधि में हेरफेर के बाद देखे गए।

कुल मिलाकर, ये अवलोकन उस अवधि के दौरान थैलेमस और कॉर्टेक्स के बीच चल रहे संवाद की ओर इशारा करते हैं जब दृश्य प्रणाली का निर्माण हो रहा होता है, न कि सूचना के एकतरफा प्रवाह की ओर।

आँखें खुलने से पहले दृष्टि का निर्माण

दृश्य प्रणाली के विकास का एक अधिक चौंकाने वाला पहलू यह है कि यह किसी जानवर के वास्तव में देख पाने से बहुत पहले शुरू हो जाता है। भ्रूण और छोटे पिल्ले अभी अपने आसपास की दुनिया से छवियाँ प्राप्त नहीं कर रहे होते, लेकिन उनके मस्तिष्क पहले से ही उस वास्तुकला को व्यवस्थित करने में व्यस्त होते हैं जो अंततः उन छवियों को संसाधित करेगी।

इन प्रारंभिक चरणों के दौरान, न्यूरॉन स्वतःस्फूर्त गतिविधि उत्पन्न करते हैं — आंतरिक रूप से संचालित संकेतन के विस्फोट जो तंत्रिका परिपथों को बिछाने और परिष्कृत करने में मदद करते हैं। चूहों में, इनमें से कई संगठनात्मक घटनाएँ आँखें खुलने से पहले होती हैं, जो इस प्रजाति को यह अध्ययन करने के लिए एक उपयोगी प्रणाली बनाती है कि दृश्य अनुभव के अभाव में परिपथ कैसे बनते हैं।

नया अध्ययन इस जीव विज्ञान पर आगे बढ़ता है और पूछता है कि जब उस स्वतःस्फूर्त गतिविधि को प्रयोगात्मक रूप से बदला जाता है तो क्या होता है। थैलेमिक फायरिंग को पृष्ठभूमि शोर मानने के बजाय, शोधकर्ताओं ने परिपथ निर्माण में इसे एक सक्रिय घटक के रूप में परखा।

प्रयोग कैसे डिज़ाइन किए गए

थैलेमस की विकासात्मक भूमिका की जाँच करने के लिए, टीम ने चूहों की कई लाइनों के साथ काम किया, जिससे उन्हें दृश्य पथ में एक से अधिक तरीकों से हस्तक्षेप करने की अनुमति मिली। उनके दृष्टिकोण में शामिल था:

• दृश्य पथ के कई बिंदुओं पर न्यूरोनल गतिविधि को बदलना।
• उन हस्तक्षेपों को विकास के विभिन्न समय-खिड़कियों में निर्धारित करना।
• दृश्य थैलेमस में इंटरन्यूरॉन आबादी के लिए परिणामों की जाँच करना।
• दृश्य कॉर्टेक्स में इंटरन्यूरॉन संगठन ने कैसे प्रतिक्रिया दी, इसका पता लगाना।

स्थान और समय दोनों को बदलकर, शोधकर्ता यह परीक्षण कर सके कि थैलेमस का प्रभाव विशिष्ट था या आकस्मिक — और इंटरन्यूरॉन संख्या और वितरण में उन्होंने जो परिवर्तन दर्ज किए, वे बताते हैं कि इस गतिविधि में वास्तविक संगठनात्मक महत्व है।

निष्कर्षों का कुल योग

यह कार्य एक ऐसी संरचना को फिर से परिभाषित करता है जिसे आमतौर पर कार्यात्मक शब्दों में वर्णित किया जाता है — वयस्क थैलेमस संवेदी डेटा के साथ क्या करता है — और इसे अपने आप में एक विकासात्मक कर्ता के रूप में प्रस्तुत करता है। यदि थैलेमिक गतिविधि यह निर्धारित करने में मदद करती है कि निरोधात्मक इंटरन्यूरॉन्स कैसे शामिल और व्यवस्थित होते हैं, तो थैलेमस उन्हीं परिपथों के निर्माण में भाग ले रहा है जिनका उपयोग वह बाद में दृश्य सूचना संचारित करने के लिए करेगा।

इस विचार का इस बात पर प्रभाव है कि वैज्ञानिक संवेदी प्रणालियों के संयोजन के बारे में व्यापक रूप से कैसे सोचते हैं। परिपथ निर्माण का अध्ययन अक्सर कॉर्टेक्स से बाहर की ओर किया जाता है, जिसमें ध्यान इस बात पर केंद्रित होता है कि कॉर्टिकल कोशिकाएँ स्वयं को कैसे व्यवस्थित करती हैं। यह अध्ययन एक सबकॉर्टिकल संरचना को अधिक प्रमुख स्थान पर रखता है, यह सुझाव देते हुए कि एक सुव्यवस्थित दृश्य कॉर्टेक्स का उद्भव आंशिक रूप से और भी ऊपर से उत्पन्न होने वाले संकेतों पर निर्भर करता है।

यह इस बात की भी याद दिलाता है कि विकासशील मस्तिष्क में "वायरिंग" और "कार्य" के बीच की सीमाएँ धुंधली हैं। जो गतिविधि स्वतःस्फूर्त दिखती है, वह संरचनात्मक काम कर रही हो सकती है, यह निर्देशित करते हुए कि कोशिकाएँ कहाँ बसती हैं और उनमें से कितनी किसी दिए गए क्षेत्र में जीवित रहती हैं या एकीकृत होती हैं।

चूहों में किए गए किसी भी काम की तरह, ये निष्कर्ष एक मॉडल प्रणाली का वर्णन करते हैं, और अन्य स्तनधारियों में काम करने वाले सटीक तंत्रों की अलग जाँच की आवश्यकता होगी। फिर भी, चूहे का दृश्य पथ एक अच्छी तरह से विशेषता वाली प्रणाली है, और अध्ययन का डिज़ाइन — निर्धारित स्थानों और समयों पर गतिविधि में हेरफेर — निष्कर्षों को एक ठोस प्रायोगिक आधार देता है।

शोध के बारे में

यह अध्ययन इंस्टीट्यूट फॉर न्यूरोसाइंसेज में किया गया, जो स्पेनिश नेशनल रिसर्च काउंसिल (CSIC) और मिगुएल हर्नांडेज़ यूनिवर्सिटी ऑफ एल्चे (UMH) का संयुक्त केंद्र है, और द जर्नल ऑफ न्यूरोसाइंस में प्रकाशित हुआ। लेख एलेना गैरिडो द्वारा लिखा गया था, स्वाति मेस्ट्री द्वारा संपादित और रॉबर्ट एगन द्वारा समीक्षित किया गया था, जो प्रकाशन की संपादकीय प्रक्रिया का हिस्सा है, जिसमें तथ्य-जाँच और सहकर्मी समीक्षा शामिल है। इस काम की कवरेज में उपयोग की गई इमेजिंग का श्रेय Instituto de Neurociencias UMH CSIC और Irene Huerga-Gómez को दिया गया।

यह दिखाकर कि थैलेमिक गतिविधि विकासशील दृश्य पथ में इंटरन्यूरॉन्स की संख्या और वितरण को आकार देती है, टीम ने इस पहेली में एक महत्वपूर्ण टुकड़ा जोड़ा है कि मस्तिष्क एक संवेदी प्रणाली का निर्माण कैसे करता है — ऐसी प्रणाली जो देखने के लिए कुछ होने से बहुत पहले दृष्टि पर काम करना शुरू कर देती है।

यह लेख Medical Xpress की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।