আধুনিক মূলধারার বিজ্ঞান কীভাবে মস্তিষ্কের তদন্ত করে?

2024 লেখক: Seth Attwood | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2023-12-16 15:59

এত দিন আগে, ঐতিহাসিক মান অনুসারে, মস্তিষ্ককে একটি "ব্ল্যাক বক্স" হিসাবে বলা হয়েছিল, যার ভিতরের প্রক্রিয়াগুলি একটি রহস্য রয়ে গেছে। সাম্প্রতিক বৈজ্ঞানিক কৃতিত্ব আমাদের আর এটাকে স্পষ্টভাবে ঘোষণা করার অনুমতি দেয় না। যাইহোক, মস্তিষ্ক গবেষণার ক্ষেত্রে দ্ব্যর্থহীন উত্তরের চেয়ে এখনও অনেক বেশি প্রশ্ন রয়েছে।

মহাজাগতিক সংখ্যাগত পরামিতি রয়েছে এবং ধ্রুব গতিতে রয়েছে এই সিস্টেমে চিনতে পারা অত্যন্ত কঠিন, যা আমরা মেমরি এবং চিন্তাভাবনার সাথে সম্পর্কযুক্ত হতে পারে। কখনও কখনও এর জন্য আপনাকে সরাসরি মস্তিষ্কে প্রবেশ করতে হবে। সবচেয়ে সরাসরি শারীরিক অর্থে.

বন্যপ্রাণীর রক্ষকরা যাই বলুন না কেন, বানর ও ইঁদুরের মস্তিষ্ক নিয়ে গবেষণা করতে গবেষকদের এখনো কেউ নিষেধ করেনি। যাইহোক, যখন মানুষের মস্তিষ্কের কথা আসে - একটি জীবন্ত মস্তিষ্ক, অবশ্যই - এটির উপর পরীক্ষা-নিরীক্ষা করা আইন এবং নৈতিকতার কারণে কার্যত অসম্ভব। আপনি শুধুমাত্র "ধূসর পদার্থ" ভিতরে পেতে পারেন, যেমন তারা বলে, ওষুধের সাথে কোম্পানির জন্য।

আমার মাথায় তারের

মস্তিষ্কের গবেষকদের কাছে উপস্থাপিত এমন একটি সুযোগ ছিল মৃগী রোগের গুরুতর ক্ষেত্রে অস্ত্রোপচারের চিকিত্সার প্রয়োজন যা ড্রাগ থেরাপিতে সাড়া দেয় না। রোগের কারণ হ'ল মিডিয়ান টেম্পোরাল লোবের প্রভাবিত অঞ্চল। এই ক্ষেত্রগুলিকে নিউরোসার্জারি পদ্ধতি ব্যবহার করে অপসারণ করতে হবে, তবে প্রথমে তাদের চিহ্নিত করতে হবে যাতে বলতে হয়, "অতিরিক্ত কেটে ফেলা" নয়।

ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া (লস অ্যাঞ্জেলেস) থেকে আমেরিকান নিউরোসার্জন ইইটজাক ফ্রাইড 1970 এর দশকে সেরিব্রাল কর্টেক্সে সরাসরি 1 মিমি ইলেক্ট্রোড ঢোকানোর প্রযুক্তি প্রয়োগকারী প্রথম একজন। স্নায়ু কোষের আকারের তুলনায়, ইলেক্ট্রোডগুলির সাইক্লোপিয়ান মাত্রা ছিল, তবে এমন একটি অপরিশোধিত যন্ত্রও বেশ কয়েকটি নিউরন (হাজার থেকে এক মিলিয়ন) থেকে গড় বৈদ্যুতিক সংকেত অপসারণ করতে যথেষ্ট ছিল।

নীতিগতভাবে, এটি সম্পূর্ণরূপে চিকিত্সা লক্ষ্য অর্জনের জন্য যথেষ্ট ছিল, তবে কিছু পর্যায়ে এটি যন্ত্রটিকে উন্নত করার সিদ্ধান্ত নেওয়া হয়েছিল। এখন থেকে, মিলিমিটার ইলেক্ট্রোডটি 50 μm ব্যাস সহ আটটি পাতলা ইলেক্ট্রোডের শাখার আকারে শেষ হয়েছে।

এটি নিউরনের অপেক্ষাকৃত ছোট গ্রুপ থেকে সংকেত নির্ধারণ পর্যন্ত পরিমাপের নির্ভুলতা বাড়ানো সম্ভব করেছে। "সম্মিলিত" শব্দ থেকে মস্তিষ্কের একটি একক স্নায়ু কোষ থেকে প্রেরিত সংকেতকে ফিল্টার করার পদ্ধতিও তৈরি করা হয়েছে। এই সমস্ত চিকিৎসার উদ্দেশ্যে নয়, সম্পূর্ণরূপে বৈজ্ঞানিক উদ্দেশ্যে করা হয়েছিল।

মস্তিষ্কের প্লাস্টিকতা কি?

মস্তিষ্কের প্লাস্টিসিটি হল আমাদের চিন্তাভাবনার অঙ্গের পরিবর্তিত পরিস্থিতিতে মানিয়ে নেওয়ার আশ্চর্য ক্ষমতা। যদি আমরা একটি দক্ষতা শিখি এবং মস্তিষ্ককে নিবিড়ভাবে প্রশিক্ষিত করি, তবে সেই দক্ষতার জন্য দায়ী মস্তিষ্কের অংশে একটি ঘনত্ব দেখা দেয়। সেখানে অবস্থিত নিউরনগুলি অতিরিক্ত সংযোগ তৈরি করে, নতুন অর্জিত দক্ষতা একত্রিত করে। মস্তিষ্কের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশের ক্ষতির ক্ষেত্রে, মস্তিষ্ক কখনও কখনও অক্ষত এলাকায় হারিয়ে যাওয়া কেন্দ্রগুলিকে পুনরায় বিকাশ করে।

নাম দেওয়া নিউরন

গবেষণার বিষয়গুলি হ'ল মৃগীরোগের জন্য অস্ত্রোপচারের অপেক্ষায় থাকা লোকেরা: যখন সেরিব্রাল কর্টেক্সে এমবেড করা ইলেক্ট্রোডগুলি অস্ত্রোপচারের হস্তক্ষেপের ক্ষেত্রটি সঠিকভাবে নির্ধারণ করতে নিউরন থেকে সংকেত পড়ছিল, তখন খুব আকর্ষণীয় পরীক্ষাগুলি পথ ধরে করা হয়েছিল। এবং এটি তখনই ঘটেছিল যখন পপ সংস্কৃতির আইকন - হলিউড তারকারা, যাদের চিত্র বিশ্বের বেশিরভাগ জনসংখ্যা দ্বারা সহজেই স্বীকৃত, বিজ্ঞানের প্রকৃত সুবিধা নিয়ে আসে।

Yitzhak Frida এর সহকর্মী, চিকিত্সক এবং নিউরোফিজিওলজিস্ট রদ্রিগো কিয়ান কুইরোগা, তার ল্যাপটপে জনপ্রিয় ব্যক্তিত্ব এবং সিডনি অপেরা হাউসের মতো বিখ্যাত কাঠামো সহ সুপরিচিত ভিজ্যুয়ালগুলির একটি নির্বাচনের বিষয় দেখিয়েছেন।

যখন এই ছবিগুলি দেখানো হয়েছিল, তখন মস্তিষ্কে পৃথক নিউরনের বৈদ্যুতিক কার্যকলাপ পরিলক্ষিত হয়েছিল এবং বিভিন্ন চিত্র বিভিন্ন স্নায়ু কোষকে "চালু" করেছিল। উদাহরণস্বরূপ, একটি "জেনিফার অ্যানিস্টন নিউরন" ইনস্টল করা হয়েছিল, যা যখনই এই রোমান্টিক অভিনেত্রীর একটি প্রতিকৃতি পর্দায় উপস্থিত হয়েছিল তখনই "ফায়ার" হয়েছিল। যে ছবি Aniston বিষয় দেখানো হয়েছে, নিউরন "তার নাম" ব্যর্থ হয় না. তদুপরি, এটিও কাজ করেছিল যখন বিখ্যাত টিভি সিরিজের ফ্রেমগুলি পর্দায় উপস্থিত হয়েছিল, যেখানে অভিনেত্রী অভিনয় করেছিলেন, যদিও তিনি নিজেই ফ্রেমে ছিলেন না। কিন্তু শুধুমাত্র জেনিফারের মতো দেখতে মেয়েদের দেখে নিউরন চুপ হয়ে যায়।

অধ্যয়ন করা স্নায়ু কোষ, যেমন এটি পরিণত হয়েছে, একটি নির্দিষ্ট অভিনেত্রীর সামগ্রিক চিত্রের সাথে অবিকল যুক্ত ছিল, এবং তার চেহারা বা পোশাকের পৃথক উপাদানগুলির সাথে মোটেই নয়। এবং এই আবিষ্কারটি, যদি একটি চাবি না হয়, তাহলে মানব মস্তিষ্কে দীর্ঘমেয়াদী স্মৃতি ধরে রাখার প্রক্রিয়া বোঝার একটি সূত্র প্রদান করে।

শুধুমাত্র যে জিনিসটি আমাদের এগিয়ে যেতে বাধা দিয়েছিল তা হল নীতি ও আইনের বিবেচনা, যা উপরে উল্লিখিত হয়েছে। বিজ্ঞানীরা মস্তিষ্কের অন্য কোনো জায়গায় ইলেক্ট্রোড স্থাপন করতে পারেননি, যেগুলি প্রিঅপারেটিভ গবেষণার অধীন ছিল, এবং গবেষণার নিজেই একটি সীমিত চিকিৎসা সময়সীমা ছিল।

এটি জেনিফার অ্যানিস্টন, বা ব্র্যাড পিট, বা আইফেল টাওয়ারের নিউরন সত্যিই বিদ্যমান কিনা এই প্রশ্নের উত্তর খুঁজে পাওয়া খুব কঠিন করে তুলেছিল, বা পরিমাপের ফলস্বরূপ, বিজ্ঞানীরা ঘটনাক্রমে পুরো নেটওয়ার্ক থেকে শুধুমাত্র একটি কোষে হোঁচট খেয়েছিলেন। সিনাপটিক সংযোগ দ্বারা একে অপরের সাথে সংযুক্ত, যা একটি নির্দিষ্ট চিত্র সংরক্ষণ বা স্বীকৃতির জন্য দায়ী।

ছবি নিয়ে খেলা

যাই হোক না কেন, পরীক্ষা-নিরীক্ষা চলতে থাকে এবং মোরান সারফ তাদের সাথে যোগ দেন - একটি অত্যন্ত বহুমুখী ব্যক্তিত্ব। জন্মসূত্রে ইসরায়েলি, তিনি নিজেকে একজন ব্যবসায়িক পরামর্শক, হ্যাকার এবং একই সাথে একজন কম্পিউটার নিরাপত্তা প্রশিক্ষক, সেইসাথে একজন শিল্পী এবং কমিক বইয়ের লেখক, লেখক এবং সঙ্গীতজ্ঞ হিসাবে চেষ্টা করেছিলেন।

রেনেসাঁর যোগ্য প্রতিভার বর্ণালী সহ এই মানুষটিই জেনিফার অ্যানিস্টন নিউরন এবং এর মতো এক ধরণের নিউরোমেশিন ইন্টারফেস তৈরি করার উদ্যোগ নিয়েছিলেন। এবার মেডিকেল সেন্টারের ১২ জন রোগীর নামকরণ করা হয়েছে V. I. ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের রোনাল্ড রিগান। অপারেটিভ অধ্যয়নের সময়, 64টি পৃথক ইলেক্ট্রোড মধ্যম টেম্পোরাল লোবের অঞ্চলে ঢোকানো হয়েছিল। সমান্তরালভাবে, পরীক্ষা শুরু হয়।

উচ্চ স্নায়বিক ক্রিয়াকলাপের বিজ্ঞানের বিকাশ অবিশ্বাস্য সম্ভাবনার প্রতিশ্রুতি দেয়: লোকেরা নিজেকে আরও ভালভাবে বুঝতে এবং এখন নিরাময়যোগ্য অসুস্থতার সাথে মোকাবিলা করতে সক্ষম হবে। একটি জীবন্ত মানুষের মস্তিষ্কের উপর পরীক্ষা-নিরীক্ষার নৈতিক ও আইনি দিক একটি সমস্যা থেকে যায়।

জনগণকে প্রথমে পপ সংস্কৃতি থিমের 110টি ছবি দেখানো হয়েছিল। এই প্রথম রাউন্ডের ফলস্বরূপ, চারটি ছবি নির্বাচন করা হয়েছিল, যা দেখে কর্টেক্সের অধ্যয়ন করা এলাকার বিভিন্ন অংশে নিউরনের উত্তেজনা পুরো ডজন বিষয়ের মধ্যে স্পষ্টভাবে রেকর্ড করা হয়েছিল। তারপরে, দুটি ছবি একই সাথে স্ক্রিনে প্রদর্শিত হয়েছিল, একে অপরের উপর চাপানো হয়েছিল এবং প্রতিটির 50% স্বচ্ছতা ছিল, অর্থাৎ, ছবিগুলি একে অপরের মাধ্যমে জ্বলজ্বল করছিল।

বিষয়টিকে মানসিকভাবে দুটি চিত্রের একটির উজ্জ্বলতা বাড়াতে বলা হয়েছিল, যাতে সে তার "প্রতিদ্বন্দ্বী"কে অস্পষ্ট করে। এই ক্ষেত্রে, রোগীর মনোযোগ যে চিত্রের উপর নিবদ্ধ ছিল তার জন্য দায়ী নিউরন দ্বিতীয় চিত্রের সাথে যুক্ত নিউরনের তুলনায় একটি শক্তিশালী বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করে। ডালগুলি ইলেক্ট্রোড দ্বারা স্থির করা হয়েছিল, ডিকোডারে প্রবেশ করেছিল এবং একটি সংকেতে পরিণত হয়েছিল যা চিত্রের উজ্জ্বলতা (বা স্বচ্ছতা) নিয়ন্ত্রণ করে।

সুতরাং, চিন্তার কাজটি একটি ছবির জন্য অন্যটিকে "হাতুড়ি" শুরু করার জন্য যথেষ্ট ছিল।যখন বিষয়গুলিকে তীব্র না করার জন্য বলা হয়েছিল, কিন্তু, বিপরীতে, দুটি চিত্রের একটিকে ফ্যাকাশে করার জন্য, মস্তিষ্ক-কম্পিউটার লিঙ্কটি আবার কাজ করেছিল।

হালকা মাথা

এই উত্তেজনাপূর্ণ খেলাটি কি জীবিত লোকেদের উপর পরীক্ষা চালানোর প্রয়োজন ছিল, বিশেষ করে যাদের স্বাস্থ্যগত সমস্যা রয়েছে? প্রকল্পের লেখকদের মতে, এটি মূল্যবান ছিল, কারণ গবেষকরা শুধুমাত্র তাদের মৌলিক প্রকৃতির বৈজ্ঞানিক আগ্রহগুলিই সন্তুষ্ট করেননি, তবে বেশ প্রয়োগ করা সমস্যাগুলি সমাধান করার জন্য পন্থাও খুঁজে পেয়েছেন।

যদি মস্তিষ্কে নিউরন (বা নিউরনের বান্ডিল) থাকে যা জেনিফার অ্যানিস্টনকে দেখে উত্তেজিত হয়, তাহলে অবশ্যই মস্তিষ্কের কোষ থাকতে হবে যা জীবনের জন্য আরও প্রয়োজনীয় ধারণা এবং চিত্রগুলির জন্য দায়ী। যেসব ক্ষেত্রে রোগী তার সমস্যা এবং প্রয়োজনের ইঙ্গিত দিয়ে কথা বলতে বা সংকেত দিতে অক্ষম, মস্তিষ্কের সাথে সরাসরি সংযোগ ডাক্তারদের নিউরন থেকে রোগীর চাহিদা সম্পর্কে জানতে সাহায্য করবে। তদুপরি, যত বেশি সমিতি প্রতিষ্ঠিত হবে, একজন ব্যক্তি তত বেশি নিজের সম্পর্কে যোগাযোগ করতে সক্ষম হবে।

যাইহোক, মস্তিষ্কে এমবেড করা একটি ইলেক্ট্রোড, এমনকি এটি 50 মাইক্রন ব্যাস হলেও, একটি নির্দিষ্ট নিউরনকে সঠিকভাবে লক্ষ্য করার জন্য খুব অশোধিত একটি সরঞ্জাম। মিথস্ক্রিয়া করার একটি আরও সূক্ষ্ম পদ্ধতি হল অপটোজেনেটিক্স, যা জেনেটিক স্তরে স্নায়ু কোষের রূপান্তরকে জড়িত করে।

এড বয়েডেন এবং কার্ল থিসট, যারা স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ে তাদের কাজ শুরু করেছিলেন, তাদের এই দিকের পথপ্রদর্শকদের মধ্যে বিবেচনা করা হয়। তাদের ধারণা ছিল ক্ষুদ্র আলোর উত্স ব্যবহার করে নিউরনের উপর কাজ করা। এই জন্য, কোষ, অবশ্যই, আলো-সংবেদনশীল করা আবশ্যক।

যেহেতু আলোক-সংবেদনশীল প্রোটিন - অপসিন -কে পৃথক কোষে প্রতিস্থাপনের শারীরিক হেরফের প্রায় অসম্ভব, তাই গবেষকরা পরামর্শ দিয়েছেন… নিউরনকে ভাইরাস দ্বারা সংক্রমিত করা। এই ভাইরাসটি এমন একটি জিন প্রবর্তন করবে যা কোষের জিনোমে একটি আলো-সংবেদনশীল প্রোটিন সংশ্লেষিত করে।

এই প্রযুক্তির বিভিন্ন সম্ভাব্য ব্যবহার রয়েছে। এর মধ্যে একটি হল ক্ষতিগ্রস্থ রেটিনা সহ বাকী অ-আলো-সংবেদনশীল কোষগুলিতে আলো-সংবেদনশীল বৈশিষ্ট্য প্রদানের মাধ্যমে দৃষ্টি আংশিক পুনরুদ্ধার করা (প্রাণীদের উপর সফল পরীক্ষা রয়েছে)। ঘটনার আলো দ্বারা সৃষ্ট বৈদ্যুতিক সংকেত গ্রহণ করে, মস্তিষ্ক শীঘ্রই তাদের সাথে কাজ করতে শিখবে এবং নিকৃষ্ট মানের যদিও একটি চিত্র হিসাবে তাদের ব্যাখ্যা করবে।

আরেকটি অ্যাপ্লিকেশন ক্ষুদ্র আলোর গাইড ব্যবহার করে মস্তিষ্কে সরাসরি নিউরনের সাথে কাজ করছে। আলোর রশ্মির সাহায্যে প্রাণীদের মস্তিষ্কে বিভিন্ন নিউরন সক্রিয় করে, এই নিউরনগুলি কী আচরণগত প্রতিক্রিয়া সৃষ্টি করে তা সনাক্ত করা সম্ভব। উপরন্তু, মস্তিষ্কে "আলো" হস্তক্ষেপ ভবিষ্যতে থেরাপিউটিক মান থাকতে পারে।