বৈদ্যুতিক জ্যাপগুলি পক্ষাঘাতগ্রস্ত ব্যক্তিদের আবার হাঁটতে সাহায্য করার জন্য সুপ্ত নিউরনকে জাগিয়ে তোলে

বৈজ্ঞানিক কল্পকাহিনী যা ছিল তা এখন বৈজ্ঞানিক বাস্তবতা: মেরুদন্ডে একাধিক লক্ষ্যবস্তু বৈদ্যুতিক ঝাঁপ দিয়ে, নয়জন পক্ষাঘাতগ্রস্ত ব্যক্তি অবিলম্বে একটি রোবটের সাহায্যে আবার হাঁটলেন। পাঁচ মাস পরে, অর্ধেক অংশগ্রহণকারীদের আর হাঁটার জন্য সেই জ্যাপের প্রয়োজন নেই।

বাক্যটি কি একটু পরিচিত শোনাচ্ছে? নিজেদের দ্বারা, ফলাফলগুলি-যদিও নিঃসন্দেহে চিত্তাকর্ষক এবং একেবারে জীবন-পরিবর্তনকারী-পুরনো খবরের মতো মনে হতে পারে। মস্তিষ্কের ইমপ্লান্ট ডিজাইনের উন্নতির জন্য ধন্যবাদ, গত দশকে পক্ষাঘাতগ্রস্ত ব্যক্তিদের গতিশীলতা পুনরুদ্ধারের ক্ষেত্রে বিস্ময়কর অগ্রগতি দেখা গেছে। 2018 সালে, একজন 29 বছর বয়সী মানুষ দৈর্ঘ্য হাঁটা একটি স্নোমোবাইল দুর্ঘটনায় বছরের পর বছর পক্ষাঘাতের পর তার মেরুদন্ডে কয়েকটি ঝাঁপ দেওয়ার জন্য পুরো ফুটবল মাঠে ধন্যবাদ। গত বছর, স্পাইনাল কর্ড উদ্দীপনা বেশ কয়েকজনকে সাহায্য করেছেন মসৃণ জলে ওয়াকার এবং কায়াক নিয়ে ব্যস্ত ডাউনটাউন এলাকায় ঘুরে বেড়াতে সম্পূর্ণ পক্ষাঘাত সহ।

এতে কোন সন্দেহ নেই যে মেরুদন্ডের উদ্দীপনা এক সময়ের অপূরণীয় আঘাতকে পরিণত করেছে যা এখন বিপরীত করা যেতে পারে। কিন্তু একটি উন্মুক্ত প্রশ্ন থেকে যায়: কেন এটি কাজ করে?

A নতুন অধ্যয়ন in প্রকৃতি শুধু আমাদের কিছু সংকেত দিয়েছেন. আঘাত থেকে পুনরুদ্ধার করার সাথে সাথে মেরুদন্ডের একটি 3D আণবিক মানচিত্র তৈরি করে, দলটি এর উপকণ্ঠে একটি রহস্যময় নিউরনের দল খুঁজে পেয়েছে। তারা অদ্ভুত. সাধারণত, হাঁটার জন্য এই নিউরনের প্রয়োজন হয় না। কিন্তু মেরুদন্ডের আঘাতের ক্ষেত্রে, কিছু বৈদ্যুতিক ঝাঁকুনির পরে তারা ক্রিয়াকলাপে ফেটে যায়, নতুন নিউরাল হাইওয়েতে পুনর্গঠিত হয় যা নড়াচড়া পুনরুদ্ধার করতে সহায়তা করে।

এই নিউরনগুলিকে চিহ্নিত করা কেবল একটি বৈজ্ঞানিক কৌতূহল নয়। তারা কীভাবে কাজ করে তা বোঝার মাধ্যমে, আমরা তাদের বৈদ্যুতিক যোগাযোগ এবং অভ্যন্তরীণ আণবিক কাজগুলিকে প্যারালাইসিসের জন্য আরও পরিশীলিত চিকিত্সা বিকাশ করতে পারি।

"মেরুদণ্ডের আঘাতে আক্রান্ত ব্যক্তিদের এটি যে পরিমাণ আশা দেয় তা অবিশ্বাস্য," বলেছেন কুইন্সল্যান্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের ড. মার্ক রুইটেনবার্গ, যিনি গবেষণায় জড়িত ছিলেন না।

ড. সাল্ক ইনস্টিটিউট ফর বায়োলজিক্যাল সায়েন্সেস-এর কি উই হুয়াং এবং ইমান আজিম, যারা গবেষণায় জড়িত ছিলেন না, ফলাফলগুলি দেখায় যে মেরুদণ্ডের আঘাতের মোকাবেলা করার জন্য একাধিক কোণকে আলিঙ্গন করতে হবে: ইমপ্লান্ট প্রযুক্তির উন্নতি করা - পূর্ববর্তী প্রচেষ্টার হৃদয় - শুধুমাত্র একটি দিক। গল্পের. পুনরুদ্ধারের নিউরোবায়োলজি পার্সিং অন্য গুরুত্বপূর্ণ অর্ধেক।

নতুন গবেষণা দেখায় যে "স্নায়ুতন্ত্রের উচ্চ-রেজোলিউশনের আণবিক মানচিত্রগুলি পরেরটি সরবরাহ করতে শুরু করেছে।"

ব্যবধান কমিয়ে আনা

আমি একটি গুঞ্জন আন্তঃরাজ্য মহাসড়ক হিসাবে মেরুদণ্ডের কর্ড ছবি পছন্দ. প্রতিটি বিভাগে একাধিক ছোট আঞ্চলিক স্নায়ু পথ রয়েছে যা শরীরের বিভিন্ন অংশে নিয়ে যায়। প্রধান তথ্য থ্রুলাইন হিসাবে, মেরুদণ্ডের কর্ড মস্তিষ্ক থেকে আপনার শরীরের বাকি অংশে সংকেত প্রেরণ করে। একটি খারাপ পতন, একটি গাড়ী দুর্ঘটনা, বা একটি খেলার আঘাত সেই মহাসড়কের ক্ষতি করতে পারে। একটি রোডব্লকের মতো, পেশীগুলিতে নির্দেশ পাঠানো বৈদ্যুতিক ট্র্যাফিক-এবং সংবেদনশীল প্রতিক্রিয়া গ্রহণ করা-এর মধ্য দিয়ে আর প্রবাহিত হতে পারে না।

কিন্তু আমরা যদি একটি ইমপ্লান্ট দিয়ে সেই রাস্তাগুলোকে কৃত্রিমভাবে ব্রিজ করতে পারি?

প্রায় অর্ধ দশক আগে, বিজ্ঞানীরা এপিডুরাল ইলেকট্রিকাল স্টিমুলেশন (ইইএস) নামে একটি কৌশল নিয়ে পরীক্ষা শুরু করেছিলেন। ডিভাইসটি একাধিক ইলেক্ট্রোড দিয়ে তৈরি এবং একেবারে বাইরের ঝিল্লির উপরে ঢোকানো হয় যা মেরুদন্ডকে আবদ্ধ করে এবং রক্ষা করে। এটি একটি কৃত্রিম সেতু হিসাবে কাজ করে যা আহত স্থানটিকে বাইপাস করে। কয়েকটি ঝাঁকুনি মেরুদন্ডের সুস্থ অংশে নিউরনকে সক্রিয় করতে পারে এবং কাছাকাছি স্নায়ুপথে সংকেত সরবরাহ করতে পারে।

যদিও এটি কয়েকটি চিকিত্সার মধ্যে একটি যা "পারফরম্যান্সে উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন" অর্জন করেছে, EES একাধিক বিপত্তির সম্মুখীন হয়েছে, হুয়াং এবং আজিম বলেছেন। একটি ছিল সাব-অপ্টিমাল ইমপ্লান্ট ডিজাইন, যাতে তারা হাঁটার জন্য প্রয়োজনীয় মেরুদণ্ডের অংশগুলিকে লক্ষ্য করতে পারে না। আরেকটি ছিল অ্যালগরিদম দ্বারা চালিত সফ্টওয়্যার যা মেরুদন্ডকে এমনভাবে উদ্দীপিত করে না যা এর প্রাকৃতিক বৈদ্যুতিক ডালগুলিকে নকল করে। হাস্যকরভাবে, এই ডিজাইনগুলিতে "ব্যহত সংবেদনশীল সংকেত থাকতে পারে যা পুনরুদ্ধারের প্রচার করে," হুয়াং এবং আজিম বলেছিলেন।

পুরুষ থেকে ইঁদুর পর্যন্ত

EES কীভাবে লোকেদের পক্ষাঘাত থেকে পুনরুদ্ধার করতে সহায়তা করে তা জানতে, নতুন গবেষণাটি একটি অপ্রথাগত পদ্ধতি গ্রহণ করেছে: তারা প্রথমে প্যারালাইসিস রোগীদের মধ্যে একটি ডিভাইস এবং উদ্দীপনা প্যাটার্ন পরীক্ষা করে। তাদের উন্নতি নিশ্চিত করার পরে, দলটি পুনরুদ্ধারের জন্য দায়ী কোষগুলিকে পেরেক ঠেকানোর জন্য অনুরূপ আঘাত সহ ইঁদুরের চিকিত্সা পুনরায় তৈরি করে। দৃষ্টান্তটি সাধারণ গবেষণা কার্যক্রম থেকে একটি আমূল প্রস্থান, যা মানুষের মধ্যে যাওয়ার আগে ইঁদুরের মডেল দিয়ে শুরু হয়।

কিন্তু দলটির নেতৃত্বে ড. গ্রেগোয়ার কোর্টাইন, ইপিএফএল-এর একজন স্নায়ুবিজ্ঞানের অধ্যাপক, এবং লাউসেন ইউনিভার্সিটি হাসপাতালের (CHUV) একজন নিউরোসার্জন জোসেলিন ব্লোচের তাদের কারণ রয়েছে৷ উভয় বিজ্ঞানীই পক্ষাঘাত মোকাবেলায় অপরিচিত নন। নেতৃস্থানীয় নিউরোরিস্টোর প্রোগ্রাম, তারা রোগীদের গতিশীলতা পুনরুদ্ধার করতে সাহায্য করার জন্য ইঞ্জিনিয়ারিং স্পাইনাল কর্ড ইমপ্লান্টের অগ্রভাগে রয়েছে।

এই গবেষণায়, তারা প্রথমে নয়জনকে উদ্দীপিত করেছিল গুরুতর বা সম্পূর্ণ পক্ষাঘাতের সাথে EES এর অংশ হিসাবে ক্লিনিকাল ট্রায়াল. ছয়জনের পায়ে কিছুটা সংবেদন ছিল; বাকি তিনজনের কোনোটাই ছিল না। দুটি গ্রুপে বিভিন্ন হার্ডওয়্যার ইমপ্লান্ট করা হয়েছিল, প্রথমটি ব্যথার চিকিত্সার জন্য অভিযোজিত হয়েছিল এবং দ্বিতীয়টি বিকশিত হয়েছিল বিশেষ করে হাঁটা উদ্দীপিত করার জন্য. স্বাভাবিক মেরুদন্ডের সংকেতের অনুরূপ একটি উদ্দীপনা প্যাটার্ন ব্যবহার করে, অংশগ্রহণকারীরা তাদের ওজন সমর্থন করার জন্য একটি রোবটের সাহায্যে অবিলম্বে তাদের হাঁটার ক্ষমতা উন্নত বা পুনরুদ্ধার করে। আরও পাঁচ মাসের প্রশিক্ষণের মাধ্যমে, তারা ধীরে ধীরে তাদের নিজের ওজনকে সমর্থন করতে শিখেছে এবং এমনকি সাহায্যে বাইরে হাঁটতেও পারে।

কিন্তু কেন? আশ্চর্যজনকভাবে, দলটি দেখেছে যে শারীরিক পুনর্বাসনের সাথে EES মেরুদণ্ডের অংশগুলির জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি হ্রাস করেছে যা হাঁটা নিয়ন্ত্রণ করে। মেরুদন্ডের সমস্ত নিউরনকে যুক্ত করার পরিবর্তে, EES শুধুমাত্র একটি নির্বাচিত নিউরন গ্রুপের সাথে মানানসই বলে মনে হয়-যা রোগীদের আবার হাঁটতে সাহায্য করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

পুনরুদ্ধারের একটি আণবিক মানচিত্র

এই রহস্যময় নিউরন কি?

আরও গভীরে খনন করে, দলটি প্যারালাইসিস সহ ইঁদুরের চিকিত্সা পুনরায় চালায় (এবং হ্যাঁ, তাদের শরীরের ওজনকে সমর্থন করার জন্য এটিতে একটি কাস্টম-মেড মাউস-আকারের রোবট অন্তর্ভুক্ত ছিল।) মানুষের মতো, ইঁদুরগুলি অবিলম্বে EES চালু করার সাথে তাদের হাঁটার ক্ষমতা ফিরে পায়। .

তারা পুনরুদ্ধার করার সাথে সাথে, দলটি মেরুদন্ড থেকে নমুনা নিয়েছিল এবং 80,000টি ইঁদুর থেকে 24 টিরও বেশি পৃথক কোষে জিনগুলি ক্রমানুসারে নিয়েছিল যাতে কোন জিনগুলি সক্রিয় হয়েছিল তা দেখতে। অবস্থান গুরুত্বপূর্ণ ছিল: সমীক্ষাটি মেরুদন্ডে প্রতিটি কোষের অবস্থানের উপর ভিত্তি করে জিনগুলিকে ম্যাপ করেছিল, যা একসাথে পুনরুদ্ধারের প্রথম আণবিক মানচিত্র তৈরি করেছিল।

আপনি এটি একটি ডাটাবেস একটি behemoth মনে হতে পারে. ভাগ্যক্রমে, দলটি আগে একটি মেশিন-লার্নিং অ্যালগরিদ তৈরি করেছিলm যা তথ্য বিশ্লেষণ করতে সাহায্য করে। জড় was বিভিন্ন জৈবিক পরিস্থিতিতে নির্দিষ্ট কোষের সাথে জিন-অভিব্যক্তি প্রোফাইলগুলিকে মেলানোর জন্য। কোষের একটি নির্দিষ্ট জনসংখ্যা নামক V2a দাঁড়িয়েছে আউট এই নিউরনগুলি মেরুদন্ডের অঞ্চলে এমবেড করা হয়েছিল যা হাঁটার জন্য বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ, এবং যদিও আঘাতের আগে হাঁটার জন্য তাদের প্রয়োজন ছিল না, EES এর পরে কার্যকলাপের সাথে বেড়েছে বলে মনে হচ্ছে।

V2a কোষগুলি মেরুদন্ড পুনরুদ্ধারের জন্য শক্তিশালী দারোয়ান। পরবর্তী পরীক্ষায়, অপটোজেনেটিক্স ব্যবহার করে তাদের ক্রিয়াকলাপ কমানো - আলোর সাহায্যে নিউরন নিয়ন্ত্রণ করার একটি উপায় - এছাড়াও মেরুদন্ডের পুনরুদ্ধারকে স্যাঁতসেঁতে করে।

এটি দেখায় যে "কিছু নির্দিষ্ট ধরণের মেরুদন্ডী নিউরন যেগুলি আঘাতের পরে মস্তিষ্ক থেকে তাদের ইনপুট হারিয়েছে তাদের 'পুনরায় জাগ্রত' করা যেতে পারে বা আন্দোলন পুনরুদ্ধার করার জন্য পুনরুদ্ধার করা যেতে পারে যদি তাদের উদ্দীপনা এবং পুনর্বাসনের উপযুক্ত সংমিশ্রণ দেওয়া হয়," হুয়াং এবং আজিম বলেছেন।

V2a কোষগুলি মেরুদণ্ডের আঘাত এবং পক্ষাঘাতের চিকিত্সার জন্য খুব কমই একটি সিলভার বুলেট। গবেষণায় পাওয়া গেছে অন্যান্য অসংখ্য নিউরন-বিভিন্ন জেনেটিক স্বাক্ষর সহ-যা EES এর সাথে সক্রিয় হয়। মস্তিষ্ক কীভাবে তাদের সংযোগ পুনর্নির্মাণের জন্য মেরুদণ্ডের আঘাতকে বাইপাস করে তা আরও গভীর রহস্য। একই নিউরন অন্যান্য দৈনন্দিন শারীরিক চাহিদা পুনরুদ্ধার করতে সাহায্য করে কিনা-উদাহরণস্বরূপ মূত্রাশয় এবং অন্ত্রের নিয়ন্ত্রণ-এখনও অজানা, তবে অধ্যয়নের জন্য দলের তালিকায় পরবর্তী। সেই লক্ষ্যে, প্রধান লেখক নামে একটি স্টার্টআপ চালু করেছে এগিয়ে আগামী দুই বছরের মধ্যে একটি নতুন ট্রায়াল শুরু করতে।

চিত্র ক্রেডিট: geralt / 23803 ছবি