সার্জনরা তাদের রোগীদের খিঁচুনির উৎসকে পিন করার জন্য পুরো মস্তিষ্কের অনুকরণ করছেন

এক দশক আগে, হিউম্যান ব্রেন প্রজেক্ট একটি নীল-আকাশ লক্ষ্য নিয়ে চালু হয়েছিল: একটি মানব মস্তিষ্ককে ডিজিটাইজ করা।

লক্ষ্য মানুষের দল থেকে একটি গড় মস্তিষ্ক নির্মাণ করা ছিল না. বরং, এটি একটি ব্যক্তিগতকৃত ভার্চুয়াল ব্রেন টুইন-এ একজন ব্যক্তির অনন্য নিউরাল সংযোগের অংশগুলিকে প্রতিলিপি করা ছিল।

প্রভাবগুলি বিশাল ছিল: সিমুলেটেড মস্তিষ্ক কিছু সবচেয়ে উদ্বেগজনক স্নায়বিক রোগগুলিকে ক্র্যাক করতে সহায়তা করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ সূত্র সরবরাহ করতে পারে। পশুর মডেলগুলি ব্যবহার করার পরিবর্তে, তারা একটি আলঝাইমারের মস্তিষ্ক বা অটিজম বা মৃগীরোগে আক্রান্ত ব্যক্তিদের থেকে আরও ভালভাবে প্রতিনিধিত্ব করতে পারে।

বিলিয়ন ইউরোর প্রকল্প ছিল প্রাথমিকভাবে অনেক সংশয় সঙ্গে দেখা. তবুও প্রকল্পটি গত মাসে সমাপ্ত হওয়ার সাথে সাথে এটি একটি মাইলফলক অর্জন করেছে। একটি অধ্যয়নে এই জানুয়ারিতে প্রকাশিত, দলগুলি দেখিয়েছে যে মৃগীরোগে আক্রান্ত ব্যক্তিদের ভার্চুয়াল মস্তিষ্কের মডেলগুলি নিউরোসার্জনদের তাদের খিঁচুনির জন্য দায়ী মস্তিষ্কের অঞ্চলগুলিকে আরও ভালভাবে খুঁজে বের করতে সহায়তা করতে পারে।

প্রতিটি ভার্চুয়াল মস্তিষ্ক একটি কম্পিউটেশনাল মডেলে ট্যাপ করা হয়েছে যার নাম ভার্চুয়াল এপিলেপটিক পেশেন্ট (VEP), যেটি তাদের ডিজিটাল টুইন তৈরি করতে একজন ব্যক্তির মস্তিষ্কের স্ক্যান ব্যবহার করে। AI এর একটি ডোজ দিয়ে, দলটি সিমুলেট করেছে যে কীভাবে খিঁচুনি কার্যকলাপ মস্তিষ্ক জুড়ে ছড়িয়ে পড়ে, এটি হটস্পটগুলি সনাক্ত করা সহজ করে এবং অস্ত্রোপচারের হস্তক্ষেপকে আরও ভাল লক্ষ্য করে। পদ্ধতি এখন একটি পরীক্ষা করা হচ্ছে চলমান ক্লিনিকাল ট্রায়াল EPINOV বলা হয়। সফল হলে, এটি মৃগীর অস্ত্রোপচারের জন্য ব্যবহৃত প্রথম ব্যক্তিগতকৃত মস্তিষ্কের মডেলিং পদ্ধতি হবে এবং অন্যান্য স্নায়বিক ব্যাধি মোকাবেলার জন্য রাস্তা তৈরি করতে পারে।

ফলাফল উত্তরাধিকার অংশ হবে ভার্চুয়াল মস্তিষ্ক (TVB), ব্যক্তিগতকৃত নিউরাল সংযোগ ডিজিটাইজ করার জন্য একটি গণনামূলক প্ল্যাটফর্ম। শিকার খিঁচুনি মাত্র শুরু. ফ্রান্সের অ্যাক্স-মারসেইল বিশ্ববিদ্যালয়ের ডক্টর ভিক্টর জিরসার কাছে, যিনি এই প্রচেষ্টার নেতৃত্ব দিয়েছেন, এই সিমুলেশনগুলি আমরা কীভাবে স্নায়বিক ব্যাধি নির্ণয় এবং চিকিত্সা করি তা পরিবর্তন করতে পারে।

পরিষ্কার হওয়ার জন্য: মডেলগুলি মানুষের মস্তিষ্কের সঠিক প্রতিলিপি নয়। তারা যে কোন উপায়ে "চিন্তা" বা সচেতন তার কোন প্রমাণ নেই। বরং, তারা ব্যক্তিগতকৃত মস্তিষ্কের নেটওয়ার্কগুলিকে অনুকরণ করে-অর্থাৎ, কীভাবে একটি মস্তিষ্কের অঞ্চল অন্যটির সাথে "কথা বলে" - তাদের তারের ছবির উপর ভিত্তি করে।

"যেহেতু ব্যক্তিগতকৃত ভার্চুয়াল মস্তিষ্কের মডেলের ভবিষ্যদ্বাণীমূলক শক্তির সমর্থনে প্রমাণ জমা হয়, এবং ক্লিনিকাল ট্রায়ালগুলিতে পদ্ধতিগুলি পরীক্ষা করা হয়, ভার্চুয়াল মস্তিষ্ক অদূর ভবিষ্যতে ক্লিনিকাল অনুশীলনকে অবহিত করতে পারে," জিরসা এবং সহকর্মীরা লিখেছেন.

জৈবিক থেকে ডিজিটাল মস্তিষ্ক

বড় মাপের ব্রেন ম্যাপিং প্রকল্প এখন মনে হচ্ছে নগণ্য. তাদের থেকে যে ম্যাপ সংযোগ একটি স্তন্যপায়ী মস্তিষ্ক জুড়ে যারা থেকে মস্তিষ্কের অ্যালগরিদম পাতন করে নিউরাল ওয়্যারিং, মস্তিষ্কের মানচিত্র একাধিক অ্যাটলেসে পরিণত হয়েছে এবং যে কেউ অন্বেষণ করার জন্য 3D মডেল.

2013-এর ফ্ল্যাশব্যাক। মস্তিষ্কের পাঠোদ্ধার করার জন্য AI ছিল কেবল একটি স্বপ্ন—কিন্তু ইতিমধ্যেই ডিপমাইন্ড নামে পরিচিত একটি বিচ্ছিন্ন স্টার্টআপ দ্বারা অনুসরণ করা হয়েছে৷ স্নায়ুবিজ্ঞানীরা সফলতার সাথে নিউরাল কোড-মস্তিষ্কের অ্যালগরিদম-কে খুঁজে বের করছিলেন, কিন্তু স্বাধীন ল্যাবে।

আমরা যদি সেই প্রচেষ্টাগুলিকে একত্রিত করি?

মানব মস্তিষ্ক প্রকল্প (HBP) লিখুন। 500টি বিশ্ববিদ্যালয় এবং অন্যান্য গবেষণা প্রতিষ্ঠান জুড়ে 140 টিরও বেশি বিজ্ঞানীর সাথে, ইউরোপীয় ইউনিয়নের প্রকল্পটি প্রথম বৃহৎ-স্কেল প্রোগ্রামগুলির মধ্যে একটি হয়ে ওঠে - মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সাথে  ব্রেইন ইনিশিয়েটিভ এবং জাপানের মস্তিষ্ক/মাইন্ডস- মস্তিষ্কের জটিল সংযোগগুলিকে ডিজিটালভাবে ম্যাপ করে এর রহস্য সমাধান করার চেষ্টা করা।

HBP এর মূল অংশে EBRAINS নামে একটি ডিজিটাল প্ল্যাটফর্ম রয়েছে। এটিকে একটি সর্বজনীন স্কোয়ার হিসাবে ভাবুন, যেখানে স্নায়ুবিজ্ঞানীরা একটি বিস্তৃত সম্প্রদায়ের সাথে সহযোগিতা করার জন্য তাদের ডেটা সংগ্রহ করে এবং খোলাখুলিভাবে ভাগ করে। পরিবর্তে, এটি আশা করা যায়, বিশ্বব্যাপী প্রচেষ্টা মস্তিষ্কের অভ্যন্তরীণ কাজের আরও ভাল মডেল তৈরি করতে পারে।

কেন যত্ন? আমাদের চিন্তা, স্মৃতি এবং আবেগ সবই মস্তিষ্কের নিউরাল নেটওয়ার্কে এনকোড করা থাকে। স্থানীয় রাস্তাগুলির জন্য Google মানচিত্র কীভাবে ট্র্যাফিক প্যাটার্নগুলির অন্তর্দৃষ্টি দেয়, মস্তিষ্কের মানচিত্রগুলি কীভাবে নিউরাল নেটওয়ার্কগুলি সাধারণত যোগাযোগ করে—এবং যখন সেগুলি বিভ্রান্ত হয় সে সম্পর্কে ধারণা তৈরি করতে পারে৷

একটি উদাহরণ: মৃগীরোগ.

ভার্চুয়াল এপিলেপসি টুইন

মৃগীরোগ বিশ্বব্যাপী প্রায় 50 মিলিয়ন মানুষকে প্রভাবিত করে এবং অস্বাভাবিক মস্তিষ্কের কার্যকলাপ দ্বারা উদ্দীপিত হয়। চিকিৎসা ব্যবস্থা আছে। দুর্ভাগ্যবশত, প্রায় এক-তৃতীয়াংশ রোগী খিঁচুনি বিরোধী ওষুধে সাড়া দেয় না এবং অস্ত্রোপচারের প্রয়োজন হয়।

এটা একটা কঠিন পদ্ধতি। খিঁচুনির উৎস খুঁজে বের করার জন্য রোগীদের একাধিক ইলেক্ট্রোড লাগানো হয় (এটিকে এপিলেপ্টোজেনিক জোন বলা হয়)। একজন সার্জন তখন অবাঞ্ছিত নিউরাল বজ্রঝড়কে নীরব করার এবং পার্শ্বপ্রতিক্রিয়া কমানোর আশায় মস্তিষ্কের সেই অংশগুলিকে সরিয়ে দেয়।

চিকিত্সা অযোগ্য মৃগীরোগে আক্রান্ত ব্যক্তিদের জন্য অস্ত্রোপচার একটি "বিশাল গেম চেঞ্জার", বলেছেন ইউনিভার্সিটি কলেজ লন্ডনের ড. অশ্বিন চারি, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না। কিন্তু পদ্ধতির সাফল্যের হার প্রায় 60 শতাংশ, মূলত কারণ এপিলেপ্টোজেনিক জোন চিহ্নিত করা কঠিন।

"শল্যচিকিৎসার আগে, রোগীর অবশ্যই একটি প্রিসারজিকাল মূল্যায়ন করা উচিত যাতে অস্ত্রোপচারের চিকিত্সা স্নায়বিক ঘাটতি না ঘটিয়ে তাদের খিঁচুনি বন্ধ করতে পারে কিনা।" বলেছেন জিরসা ও সহকর্মীরা।

বর্তমান পদ্ধতিটি মস্তিষ্কের অসংখ্য স্ক্যানের উপর নির্ভর করে। এমআরআই (চৌম্বকীয় অনুরণন ইমেজিং), উদাহরণস্বরূপ, মস্তিষ্কের বিস্তারিত কাঠামো ম্যাপ করতে পারে। EEG (ইলেক্ট্রোএনসেফালোগ্রাফি) মাথার ত্বকের উপর কৌশলগতভাবে ইলেক্ট্রোড স্থাপন করে মস্তিষ্কের বৈদ্যুতিক প্যাটার্ন ক্যাপচার করে।

SEEG (stereoelectroencephalography) পরবর্তী খিঁচুনি শিকারী। এখানে, 16টি ইলেক্ট্রোড সরাসরি মাথার খুলিতে স্থাপন করা হয় যাতে দুই সপ্তাহ পর্যন্ত সন্দেহজনক এলাকা পর্যবেক্ষণ করা হয়। পদ্ধতি, যদিও শক্তিশালী, নিখুঁত থেকে অনেক দূরে. মস্তিষ্কের বৈদ্যুতিক কার্যকলাপ বিভিন্ন ফ্রিকোয়েন্সিতে "হুম" করে। একজোড়া বেসিক হেডফোনের মতো, SEEG উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ব্রেন অ্যাক্টিভিটি ক্যাপচার করে কিন্তু "খাদ" মিস করে—কম-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাবারেশন কখনও কখনও খিঁচুনিতে দেখা যায়।

নতুন গবেষণায়, দলটি ভার্চুয়াল ব্রেইন প্ল্যাটফর্মে নির্মিত ভার্চুয়াল এপিলেপটিক রোগীর মডেলে এই সমস্ত পরীক্ষার ফলাফলগুলিকে একীভূত করেছে। এটি এমআরআই এবং সিটি স্ক্যান থেকে প্রতিটি রোগীর মস্তিষ্কের ছবি দিয়ে শুরু হয়-পরবর্তীটি মস্তিষ্কের অঞ্চলগুলির সাথে সংযোগকারী সাদা পদার্থের হাইওয়েগুলিকে ট্র্যাক করে। ডেটা, যখন SEEG রেকর্ডিংয়ের সাথে মিলিত হয়, তখন "নোড" সহ ব্যক্তিগতকৃত মানচিত্রে রোল আপ করা হয় - মস্তিষ্কের অংশগুলি যেগুলি একে অপরের সাথে অত্যন্ত সংযুক্ত।

এই ব্যক্তিগতকৃত মানচিত্রগুলি রোগীর উপর কোন অতিরিক্ত প্রচেষ্টা বা চাপ ছাড়াই প্রিসার্জিক্যাল স্ক্রীনিং রুটিনের অংশ হয়ে ওঠে।

মেশিন-লার্নিং-ভিত্তিক সিমুলেশন ব্যবহার করে, দলটি একটি "ডিজিটাল টুইন" তৈরি করতে পারে যা একজন ব্যক্তির মস্তিষ্কের গঠন, কার্যকলাপ এবং গতিবিদ্যাকে মোটামুটিভাবে অনুকরণ করে। মৃগীরোগে আক্রান্ত 53 জনের একটি পূর্ববর্তী পরীক্ষায়, তারা ডিজিটাল মস্তিষ্কে খিঁচুনি-জাতীয় কার্যকলাপকে ট্রিগার করে প্রতিটি ব্যক্তির খিঁচুনির জন্য দায়ী মস্তিষ্কের অঞ্চল খুঁজে বের করতে এই ভার্চুয়াল মস্তিষ্ক ব্যবহার করে। একাধিক ভার্চুয়াল সার্জারি পরীক্ষা করে, দলটি সর্বোত্তম ফলাফলের জন্য অপসারণের অঞ্চল খুঁজে পেয়েছে।

একটি উদাহরণে, দলটি একজন রোগীর জন্য একটি ভার্চুয়াল মস্তিষ্ক তৈরি করেছে যার খিঁচুনি থেকে মুক্তি দেওয়ার জন্য তার মস্তিষ্কের 19টি অংশ সরিয়ে দেওয়া হয়েছিল। সিমুলেটেড সার্জারি ব্যবহার করে, ভার্চুয়াল ফলাফলগুলি আসলগুলির ফলাফলের সাথে মিলেছে৷

সামগ্রিকভাবে, সিমুলেশনগুলি পুরো মস্তিষ্ককে বেষ্টন করে। এগুলি প্রায় এক বর্গ মিলিমিটারের রেজোলিউশন সহ 162টি মস্তিষ্কের অঞ্চলের ব্যক্তিগতকৃত অ্যাটলেস - মোটামুটি বালির একটি ছোট দানার আকার। দলটি ইতিমধ্যে এক হাজার গুণ বৃদ্ধির জন্য কাজ করছে।

একটি ব্যক্তিগতকৃত ভবিষ্যত

চলমান এপিলেপসি ট্রায়াল EPINOV 350 জনেরও বেশি লোক নিয়োগ করেছে। একটি ডিজিটাল সারোগেট মস্তিষ্ক তাদের খিঁচুনি মুক্ত রাখতে সাহায্য করে কিনা তা দেখতে বিজ্ঞানীরা তাদের ফলাফলগুলি এক বছর ধরে অনুসরণ করবেন।

এক দশকের কাজ সত্ত্বেও, ভার্চুয়াল মস্তিষ্কের মডেলগুলি ব্যাধিগুলির চিকিত্সার জন্য ব্যবহার করার জন্য এটি এখনও প্রাথমিক দিন। একের জন্য, সময়ের সাথে সাথে নিউরাল সংযোগ পরিবর্তিত হয়। মৃগীরোগীর একটি মডেল সময়ের একটি স্ন্যাপশট এবং চিকিত্সা বা অন্যান্য জীবনের ঘটনাগুলির পরে তাদের স্বাস্থ্যের অবস্থা ক্যাপচার করতে পারে না।

কিন্তু ভার্চুয়াল মস্তিষ্ক একটি শক্তিশালী হাতিয়ার। মৃগীরোগের বাইরে, এটি বিজ্ঞানীদের অন্যান্য স্নায়বিক ব্যাধি যেমন পারকিনসন রোগ বা একাধিক স্ক্লেরোসিস অন্বেষণ করতে সাহায্য করার জন্য সেট করা হয়েছে। শেষ পর্যন্ত, জিরসা বলেন, এটি সব সহযোগিতার বিষয়ে।

"কম্পিউটেশনাল নিউরোমেডিসিনকে উচ্চ-রেজোলিউশন মস্তিষ্কের ডেটা এবং রোগীর নির্দিষ্টতাকে একীভূত করতে হবে," তিনি বলেছেন. "আমাদের দৃষ্টিভঙ্গি EBRAINS-এর গবেষণা প্রযুক্তির উপর ব্যাপকভাবে নির্ভর করে এবং এটি কেবলমাত্র মানব মস্তিষ্ক প্রকল্পের মতো একটি বৃহৎ মাপের, সহযোগী প্রকল্পে সম্ভব হতে পারে।"

চিত্র ক্রেডিট: কমার্স / Unsplash 

• এসইও চালিত বিষয়বস্তু এবং পিআর বিতরণ। আজই পরিবর্ধিত পান।
• প্লেটোব্লকচেন। Web3 মেটাভার্স ইন্টেলিজেন্স। জ্ঞান প্রসারিত. এখানে প্রবেশ করুন.
• উত্স: https://singularityhub.com/2023/04/11/surgeons-are-simulating-whole-brains-to-pin-down-the-source-of-their-patients-seizures/