यदि संचारी न हो तो मस्तिष्क कुछ भी नहीं है। न्यूरॉन्स इस वार्तालाप अंग के चैटरबॉक्स हैं, और वे न्यूरोट्रांसमीटर नामक रासायनिक दूतों का उपयोग करके बिजली के दालों का आदान-प्रदान करके एक दूसरे से बात करते हैं। इस प्रक्रिया को प्रति सेकंड अरबों बार दोहराकर, मस्तिष्क रसायनों के समूहों को समन्वित क्रियाओं, यादों और विचारों में परिवर्तित करता है।

शोधकर्ता अध्ययन करते हैं कि मस्तिष्क उस रासायनिक वार्तालाप को सुनकर कैसे काम करता है। लेकिन न्यूरॉन्स इतनी तेज़ और अक्सर बात करते हैं कि अगर अन्य, शांत आवाज़ें हों, तो उन्हें सुनना मुश्किल हो सकता है।

20वीं शताब्दी के अधिकांश समय में, तंत्रिका विज्ञानी काफी हद तक इस बात पर सहमत थे कि न्यूरॉन्स ही एकमात्र मस्तिष्क कोशिकाएं हैं जो विद्युत संकेतों का प्रसार करती हैं। ऐसा माना जाता था कि अन्य सभी मस्तिष्क कोशिकाएं, जिन्हें ग्लिया कहा जाता है, विशुद्ध रूप से सहायक भूमिका निभाती हैं। फिर, 1990 में, एक अनोखी घटना सामने आई: शोधकर्ता मनाया एक एस्ट्रोसाइट, ग्लियाल सेल का एक उपप्रकार, ग्लूटामेट पर प्रतिक्रिया करता है, मुख्य न्यूरोट्रांसमीटर जो विद्युत गतिविधि उत्पन्न करता है।

उसके बाद के दशकों में, शोध दल परस्पर विरोधी साक्ष्य लेकर आए हैं, कुछ रिपोर्ट करते हैं कि एस्ट्रोसाइट्स संकेत देते हैं, और अन्य जवाब देते हैं कि वे निश्चित रूप से ऐसा नहीं करते हैं। यह असहमति सम्मेलनों और सम्मेलनों में सामने आई की समीक्षा बाद की समीक्षा सबूत का. दोनों पक्ष असंगत लग रहे थे।

एक नया पेपर प्रकाशित किया गया प्रकृति सितंबर में अब तक का सबसे अच्छा प्रमाण प्रस्तुत किया गया है कि एस्ट्रोसाइट्स संकेत दे सकते हैं, स्विट्जरलैंड के जिनेवा में वाइस सेंटर फॉर बायो एंड न्यूरो इंजीनियरिंग में विजिटिंग फैकल्टी, एंड्रिया वोल्टेरा के सह-नेतृत्व वाली एक टीम द्वारा आठ वर्षों में इकट्ठा किया गया। अध्ययन में साक्ष्य के दो प्रमुख टुकड़े शामिल हैं: एस्ट्रोसाइट्स से बहने वाले ग्लूटामेट की छवियां, और आनुवांशिक डेटा से पता चलता है कि इन कोशिकाओं, जिन्हें ग्लूटामेटेरिक एस्ट्रोसाइट्स कहा जाता है, में न्यूरॉन्स की तरह ग्लूटामेट का उपयोग करने के लिए सेलुलर मशीनरी होती है।

यह पेपर दशकों के विरोधाभासी निष्कर्षों को समझाने में भी मदद करता है। क्योंकि केवल कुछ एस्ट्रोसाइट्स ही यह सिग्नलिंग कर सकते हैं, विवाद के दोनों पक्ष, एक अर्थ में, सही हैं: एक शोधकर्ता के परिणाम इस बात पर निर्भर करते हैं कि उन्होंने किस एस्ट्रोसाइट्स का नमूना लिया था।

टफ्ट्स विश्वविद्यालय में न्यूरोसाइंस के प्रोफेसर क्रिस्टोफर डुल्ला, जो एस्ट्रोसाइटिक सिग्नलिंग का अध्ययन करते हैं और नए काम में शामिल नहीं थे, ने कहा, "यह अध्ययन बहुत अच्छा है क्योंकि यह इस बात का स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि डेटा के वे दोनों टुकड़े वहां क्यों थे और परस्पर विरोधी क्यों थे।" "मैं इसे खरीदना चाहता हूं।"

यह खोज इस संभावना को खोलती है कि कुछ एस्ट्रोसाइट्स मस्तिष्क की सर्किटरी का एक अनिवार्य हिस्सा बनते हैं। वोल्टेरा ने कहा, "अधिक से अधिक हम इस विचार पर आते हैं कि मस्तिष्क के कार्य में सभी प्रकार की कोशिकाओं की भागीदारी होती है।" "जैसा पहले सोचा गया था, यह उससे कहीं अधिक एकीकृत है।"

एक संचारी वेब

कैच-ऑल नाम "ग्लिया" - "गोंद" के लिए ग्रीक शब्द से - सभी मस्तिष्क कोशिकाओं के लिए जो एस्ट्रोसाइट्स की तरह न्यूरॉन्स नहीं हैं, वैज्ञानिकों के प्रारंभिक दृष्टिकोण को बताता है कि उनका मुख्य उद्देश्य न्यूरॉन्स को एक साथ रखना था। हालाँकि, 1865 में एस्ट्रोसाइट्स के पहले विवरण के बाद से, शोधकर्ताओं ने इसकी खोज कर ली है वे और भी बहुत कुछ कर सकते हैं. एक बात के लिए, उनके पास ग्लूटामेट रिसेप्टर्स हैं, जिनका उपयोग वे न्यूरॉन्स के आसपास के स्थानों में अतिरिक्त न्यूरोट्रांसमीटर का पता लगाने और उन्हें साफ करने के लिए करते हैं।

यह कम स्पष्ट है कि क्या वे स्वयं विद्युत संकेत उत्पन्न करने के लिए ग्लूटामेट का उपयोग कर सकते हैं। 1994 में, शोधकर्ता उत्तेजित एस्ट्रोसाइट्स एक डिश में और देखा कि पास के न्यूरॉन्स एक संकेत भेजने की तैयारी करके प्रतिक्रिया करते दिखाई देते हैं। और 1997 में वोल्टेरा और उनके सहयोगी उलटा देखा: रैट एस्ट्रोसाइट्स ने सिग्नलिंग अणु कैल्शियम की दोलन तरंगों के साथ न्यूरॉन्स की कॉल का उत्तर दिया। 2000 से 2012 तक, शोधकर्ताओं ने एस्ट्रोसाइट्स की सिनैप्स के माध्यम से संचार करने की क्षमता के पक्ष में सबूत पेश करते हुए 100 से अधिक पेपर प्रकाशित किए।

लेकिन अन्य लोगों ने सवाल उठाया कि उस सबूत को कैसे इकट्ठा किया गया और उसकी व्याख्या कैसे की गई। उदाहरण के लिए, 2014 में, शोधकर्ता की खोज कि एक प्रमुख माउस मॉडल त्रुटिपूर्ण था, जिससे उन चूहों का उपयोग करने वाले पूर्व अध्ययनों पर सवाल खड़े हो गए।

इस बीच, एस्ट्रोसाइट्स का दृष्टिकोण विकसित हो रहा था, और वैज्ञानिक उन्हें मस्तिष्क की सूचना प्रसंस्करण में सक्रिय भागीदार मानने लगे थे। जबकि न्यूरॉन्स और उनकी शाखाओं वाले डेंड्राइट को अक्सर पेड़ों के रूप में चित्रित किया जाता है, एस्ट्रोसाइट्स एक कवक की तरह होते हैं, जो एक कसकर बुनी हुई चटाई बनाते हैं जो मस्तिष्क को कंबल देता है और इसके घटक भागों के बीच जानकारी साझा करता है। इस तरह, एस्ट्रोसाइट्स एक समन्वित वेब बनाते प्रतीत होते हैं जो न्यूरोनल गतिविधि को प्रभावित करते हैं। उदाहरण के लिए, 2016 में, कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सैन फ्रांसिस्को में तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान करते समय, किरा पॉस्केंज़र की खोज माउस एस्ट्रोसाइट्स ग्लूटामेट को विनियमित करके आस-पास के न्यूरॉन्स को लयबद्ध नींद की स्थिति में प्रवेश करने के लिए प्रेरित कर सकते हैं।

बायोटेक स्टार्टअप अर्काडिया साइंस में काम करने वाले पॉस्केंज़र ने कहा, "यह एक व्यक्तिगत कोशिका की तरह अपना काम करना कम और एक साथ काम करने वाली कोशिकाओं की पूरी टीम के हिस्से की तरह अधिक है।"

हालाँकि, ग्लूटामेट को ख़त्म करने और वास्तव में सिग्नल उत्पन्न करने के बीच अंतर है। वोल्टेरा का मानना ​​था कि कुछ एस्ट्रोसाइट्स बाद के लिए सक्षम थे। लेकिन इसे साबित करने के लिए, उन्हें सबूत की ज़रूरत थी कि एस्ट्रोसाइट्स सिग्नल भेज सकते हैं और उनके पास प्रासंगिक, सार्थक तरीकों से ऐसा करने के लिए सही उपकरण हैं।

मस्तिष्क कोशिका का एक नया वर्ग

वोल्टेरा ने मस्तिष्क का अध्ययन करने के लिए एक नए दृष्टिकोण का लाभ उठाया: एकल-कोशिका आरएनए अनुक्रमण, जो पूरे ऊतक में व्यक्तिगत कोशिकाओं में सक्रिय जीन के पूरे सूट का एक स्नैपशॉट लेता है। माउस हिप्पोकैम्पस कोशिकाओं के आठ डेटाबेस के माध्यम से खोज करते हुए, उन्होंने एस्ट्रोसाइट्स के नौ समूहों की पहचान की, जो उनकी जीन गतिविधि द्वारा प्रतिष्ठित थे। समूहों में से एक - और केवल एक - में एस्ट्रोसाइट्स, ट्रांसक्राइब किए गए प्रोटीन होते हैं, जिन्हें वेसिकल्स का उपयोग करके न्यूरोट्रांसमीटर भंडारण, रिलीज और परिवहन में शामिल माना जाता है, जैसा कि न्यूरॉन्स में होता है। कोशिकाएँ मस्तिष्क क्षेत्र में, या यहाँ तक कि विशिष्ट सर्किट में भी समान रूप से वितरित नहीं थीं।

यह देखने के लिए कि क्या लोगों के पास ये कोशिकाएँ हैं, वोल्टेरा और उनकी टीम ने मानव हिप्पोकैम्पस कोशिकाओं के तीन डेटाबेस में उसी प्रोटीन हस्ताक्षर की खोज की जो उन्होंने माउस एस्ट्रोसाइट्स में देखा था। हस्ताक्षर तीनों डेटा सेटों में दिखाई दिए।

हालाँकि, वह आनुवंशिक डेटा अभी भी अप्रत्यक्ष साक्ष्य था। वोल्टेरा को सिग्नलिंग को क्रियान्वित करने की आवश्यकता थी। उन्होंने और उनकी टीम ने माउस मस्तिष्क के स्लाइस में एस्ट्रोसाइट्स के लिए एक न्यूरोनल सिग्नल का अनुकरण किया और एस्ट्रोसाइट्स द्वारा जारी अणुओं की छवियां लीं। कुछ - लेकिन सभी नहीं - एस्ट्रोसाइट्स ने ग्लूटामेट के साथ प्रतिक्रिया की। और जब शोधकर्ताओं ने एस्ट्रोसाइट्स को पुटिकाओं का उपयोग करने से रोका, तो कोशिकाएं ग्लूटामेट जारी नहीं कर सकीं।

वोल्टेरा के लिए, सबूत स्पष्ट था। “हम सही थे। ऐसे एस्ट्रोसाइट्स हैं जो ग्लूटामेट छोड़ते हैं," उन्होंने कहा। "लेकिन हम भी गलत थे, क्योंकि हमने सोचा था कि सभी एस्ट्रोसाइट्स ग्लूटामेट छोड़ते हैं।"

यूनिवर्सिटी कॉलेज लंदन में तंत्रिका विज्ञान के प्रोफेसर दिमित्री रुसाकोव, जो इस काम में शामिल नहीं थे, ने कहा कि निष्कर्ष निश्चित रूप से मस्तिष्क के संचार के तरीके की वर्तमान समझ को उलट देते हैं। लेकिन किस तरह यह एक खुला प्रश्न है.

यह जानना कि एस्ट्रोसाइट्स संकेत दे सकते हैं, केवल पहला कदम है। यह तथ्य इस बात का उत्तर नहीं देता है कि सिनेप्स एस्ट्रोसाइटिक ग्लूटामेट पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं। यह नहीं बताता कि किन कार्यों के लिए न्यूरॉन्स के बजाय या इसके अतिरिक्त एस्ट्रोसाइट सिग्नलिंग की आवश्यकता होती है। इसका कोई मतलब नहीं है कि मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों में दूसरों की तुलना में अधिक ग्लूटामेटेरिक एस्ट्रोसाइट्स क्यों हैं, या क्यों एक उपसमूह इस फ़ंक्शन का उपयोग करता है जबकि बाकी नहीं करते हैं।

इसके बजाय, सभी नई खोजों की तरह, यह विज्ञान के लिए उत्तर देने के लिए नए प्रश्न प्रस्तुत करता है।

रुसाकोव ने कहा, "हमें सबूतों का एक महत्वपूर्ण भंडार मिला है।" "अब आपको यह सब एक साथ रखने के लिए एक सिद्धांत की आवश्यकता है।"

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