নিউরোইমেজিং মস্তিষ্কের কার্যকারিতা সম্পর্কে আমাদের বোধগম্যতা বাড়িয়েছে। এই ধরনের কৌশলগুলি প্রায়শই মস্তিষ্কের সক্রিয়তা সনাক্ত করতে রক্ত প্রবাহের বৈচিত্র পরিমাপ করে, মস্তিষ্কের ভাস্কুলার এবং নিউরোনাল ক্রিয়াকলাপের মধ্যে মৌলিক মিথস্ক্রিয়াকে কাজে লাগায়। এই তথাকথিত নিউরোভাসকুলার কাপলিং-এর যেকোনো পরিবর্তন সেরিব্রাল ডিসফাংশনের সাথে দৃঢ়ভাবে যুক্ত। সেরিব্রাল মাইক্রোসার্কুলেশন চিত্রিত করার ক্ষমতা বিশেষভাবে গুরুত্বপূর্ণ, কারণ ডিমেনশিয়া এবং আলঝেইমারের মতো নিউরোডিজেনারেটিভ রোগগুলি ছোট সেরিব্রাল জাহাজের কর্মহীনতার সাথে জড়িত।
গবেষকরা এ সময়ে ইনস্টিটিউট ফিজিক্স ফর মেডিসিন প্যারিস (Inserm/ESPCI PSL University/CNRS) এখন ফাংশনাল আল্ট্রাসাউন্ড স্থানীয়করণ মাইক্রোস্কোপি (fULM) নামে একটি পদ্ধতি তৈরি করেছে যা মাইক্রোন স্কেলে সেরিব্রাল কার্যকলাপ ক্যাপচার করতে পারে। দলটি প্রথম মাইক্রন-স্কেল, ইঁদুর ভাস্কুলার কার্যকলাপের পুরো-মস্তিষ্কের ছবি প্রকাশ করে প্রকৃতি পদ্ধতি, FULM ইমেজ অধিগ্রহণ এবং বিশ্লেষণ পদ্ধতির একটি বিশদ ব্যাখ্যা সহ।
মাইক্রোস্কোপিক স্কেলে মস্তিষ্কের কার্যকারিতা অধ্যয়ন করার জন্য আক্রমণাত্মক ইলেক্ট্রোফিজিওলজিকাল বা অপটিক্যাল পদ্ধতির বিপরীতে, আল্ট্রাসাউন্ড স্থানীয়করণ মাইক্রোস্কোপি (ইউএলএম) অ আক্রমণাত্মক হতে পারে। ইমেজিং প্রযুক্তি রক্ত সঞ্চালনে ইনজেকশন করা বায়োকম্প্যাটিবল মাইক্রন-আকারের মাইক্রোবাবলগুলিকে ট্র্যাক করে এবং লক্ষ লক্ষ মাইক্রোবাবলের ট্র্যাকগুলি জমা করে, পুনর্গঠিত চিত্রগুলি সেরিব্রাল রক্তের পরিমাণে মাইক্রোন-আকারের নির্ভুলতার সাথে সূক্ষ্ম পরিবর্তনগুলি প্রকাশ করতে পারে, দৃশ্যের বড় ক্ষেত্র জুড়ে।
গবেষকরা ইঁদুর এবং মানুষের পুরো মস্তিষ্কের স্কেলে মাইক্রোভাসকুলার অ্যানাটমি প্রকাশ করতে ULM ব্যবহার করেছেন। ULM-এর স্থানিক রেজোলিউশন কার্যকরী আল্ট্রাসাউন্ড ইমেজিংয়ের তুলনায় 16-গুণ ভাল। কিন্তু যেহেতু অধিগ্রহণ প্রক্রিয়া ধীর, তাই ULM শুধুমাত্র নিউরোনাল কার্যকলাপ দ্বারা প্ররোচিত রক্ত প্রবাহের স্ট্যাটিক মানচিত্র তৈরি করতে পারে।
FULM কৌশল এই সীমাবদ্ধতা অতিক্রম করে। মস্তিষ্কের মাইক্রোভাস্কুল্যাচারের ইমেজ করার পাশাপাশি, কৌশলটি প্রতিটি পাত্রে পাস হওয়া মাইক্রোবুবলের সংখ্যা এবং গতি গণনা করে স্থানীয় মস্তিষ্কের সক্রিয়তা সনাক্ত করে। যখন একটি মস্তিষ্কের অঞ্চল সক্রিয় হয়, তখন নিউরোভাসকুলার কাপলিং স্থানীয়ভাবে রক্তের পরিমাণ বৃদ্ধি করে, জাহাজগুলিকে প্রসারিত করে এবং আরও মাইক্রোবুবলগুলিকে যেতে দেয়। fULM একাধিক প্যারামিটারের স্থানীয় অনুমান সরবরাহ করে যা মাইক্রোবুবল প্রবাহ, গতি এবং জাহাজের ব্যাস সহ এই জাতীয় ভাস্কুলার গতিবিদ্যাকে চিহ্নিত করে।
প্রধান তদন্তকারীর মতে মিকেল ট্যান্টার এবং সহকর্মীরা, একটি খরচ-দক্ষ, সহজে ব্যবহারযোগ্য আল্ট্রাসাউন্ড স্ক্যানারে এফইউএলএমকে একীভূত করে "একটি মাইক্রোস্কোপিক রেজোলিউশন এবং একটি 1 সেকেন্ড অস্থায়ী রেজোলিউশনের সাথে মস্তিষ্ক-বিস্তৃত স্থানিক ব্যাপ্তির সমন্বয় করে সেরিব্রাল মাইক্রোসার্কলেটরি নেটওয়ার্ক এবং এর হেমোডাইনামিক পরিবর্তনগুলির একটি পরিমাণগত চেহারা প্রদান করে। নিউরোফাংশনাল ইমেজিংয়ের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ"।
ভিভো মধ্যে গবেষণায়
এফইউএলএম ধারণাটি প্রদর্শনের জন্য, গবেষকরা প্রথম ল্যাবরেটরির ইঁদুরগুলিকে কার্যকরী আল্ট্রাসাউন্ড (কনট্রাস্ট ছাড়া) দিয়ে চিত্রিত করেছেন, তারপরে একই ইমেজিং সমতলে ULM দ্বারা অনুসরণ করা হয়েছে। তারা অবিচ্ছিন্ন মাইক্রোবাবল ইনজেকশনের সাথে চেতনানাশক ইঁদুরের মধ্যে সংবেদনশীল উদ্দীপনা (হুইস্কার্স ডিফ্লেকশন বা ভিজ্যুয়াল স্টিমুলেশন) একত্রিত করে। ULM-এর জন্য, ইঁদুরগুলি 20 মিনিটের ইমেজিং সেশনের সময় মাইক্রোবাবলগুলির একটি ক্রমাগত ধীরগতির ইনজেকশন পেয়েছে, যার ফলে প্রতি আল্ট্রাসাউন্ড ফ্রেমে প্রায় 30টি মাইক্রোবুবল হয়।
ULM প্রক্রিয়াকরণের সময়, গবেষকরা প্রতিটি মাইক্রোবাবল অবস্থান এবং তার নিজ নিজ সময় অবস্থানের সাথে প্রতিটি ট্র্যাক সংরক্ষণ করেছিলেন। তারা একটি পিক্সেল আকার নির্বাচন করে এবং প্রতিটি পিক্সেলের মধ্যে প্রতিটি মাইক্রোবাবল বাছাই করে ULM চিত্রগুলি তৈরি করেছিল। মোট অধিগ্রহণের সময় কমপক্ষে পাঁচটি ভিন্ন মাইক্রোবাবল সনাক্তকরণ সহ শুধুমাত্র পিক্সেলগুলি বিশ্লেষণের জন্য ব্যবহার করা হয়েছিল।
কৌশলটি গবেষকদের 6.5 µm রেজোলিউশনের সাথে কর্টিকাল এবং সাবকর্টিক্যাল উভয় ক্ষেত্রেই কার্যকরী হাইপারেমিয়া (নালীতে রক্তের বৃদ্ধি) ম্যাপ করার অনুমতি দেয়। তারা চারটি ইঁদুরের জন্য হুইস্কার স্টিমুলেশনের সময় এবং তিনটি ইঁদুরের চাক্ষুষ উদ্দীপনার সময়, মাইক্রোবাবল ফ্লাক্স এবং বেগ পরিমাপ করে টেম্পোরাল হেমোডাইনামিক প্রতিক্রিয়াগুলি পরিমাপ করে।
দলটি কার্যকরী হাইপারেমিয়ার সময় রক্তবাহী জাহাজের জড়িত থাকার পরিমাণ নির্ধারণ করেছে। তারা একটি প্রতিনিধি ধমনী এবং ভেনুলের (খুব ছোট ধমনী/শিরা যা কৈশিকের মধ্যে/বাইরে যায়) মাইক্রোবুবলের সংখ্যা, গতি এবং ব্যাস বৃদ্ধি লক্ষ্য করেছে, লক্ষ্য করেছে যে নিয়ন্ত্রণকারী প্রাণীরা কোনো পরিবর্তন প্রদর্শন করেনি। প্রতিটি পৃথক রক্তনালীর জড়িততা আরও পরিমাপ করার জন্য তারা একটি "পারফিউশন" এবং "ড্রেনেজ এরিয়া সূচক" প্রবর্তন করেছে। ধমনী এবং ভেনুলের উদ্দীপনার সময় এগুলি যথাক্রমে 28% এবং 54% বৃদ্ধি পেয়েছে।
বৃহৎ ক্ষেত্র-অব-দর্শনের কারণে, গবেষকরা পুরো ইঁদুরের মস্তিষ্কের স্লাইস ইমেজ জুড়ে প্রতিটি জাহাজের জন্য একযোগে পরিমাণগত বিশ্লেষণ করতে পারে, এমনকি গভীর কাঠামোতে যেমন হুইস্কার উদ্দীপনার জন্য থ্যালামাস এবং ভিজ্যুয়াল উদ্দীপনার জন্য উচ্চতর কলিকুলাস।
"অর্জিত স্প্যাটিওটেম্পোরাল রেজোলিউশন FULM কে পুরো মস্তিষ্কের বিভিন্ন ভাস্কুলার অংশগুলিকে চিত্রিত করতে এবং তাদের নিজ নিজ অবদানগুলিকে বৈষম্য করতে সক্ষম করে, বিশেষ করে প্রিক্যাপিলারি আর্টেরিওলগুলিতে স্নায়ুতন্ত্রের ক্রিয়াকলাপের সময় ভাস্কুলার পরিবর্তনের জন্য একটি বড় অবদান হিসাবে পরিচিত," লেখক লেখেন।
আল্ট্রাফাস্ট আল্ট্রাসাউন্ড মানব মস্তিষ্কের গভীরে ক্ষুদ্র রক্তনালীকে ম্যাপ করে
তারা যোগ করে: "fULM দেখায় যে মাইক্রোবুবল প্রবাহের আপেক্ষিক বৃদ্ধি ধমনীতে না হয়ে ইন্ট্রা-প্যারেনচাইমাল জাহাজে বেশি। fULM বেসলাইনে অনুপ্রবেশকারী ধমনীতে রক্ত প্রবাহ এবং গতির জন্য গভীরতা-নির্ভর বৈশিষ্ট্যগুলিও নিশ্চিত করে এবং সক্রিয়করণের সময় রক্তের গতিতে গভীরতা-নির্ভর বৈচিত্র হাইলাইট করে। এটি অ্যাক্টিভেশনের সময় ভেনুলে মাইক্রোবাবল ফ্লাক্স, রক্তের গতি এবং ব্যাসের বড় বৃদ্ধির পরিমাণও নির্ধারণ করে।"
একটি নতুন ইমেজিং গবেষণা সরঞ্জাম হিসাবে, fULM মস্তিষ্ক সক্রিয়করণের সময় গতিশীল পরিবর্তনগুলি ট্র্যাক করার একটি উপায় প্রদান করে এবং নিউরাল ব্রেন সার্কিটের অন্তর্দৃষ্টি প্রদান করবে। এটি মস্তিষ্ক-প্রশস্ত স্কেলে কার্যকরী সংযোগ, স্তর-নির্দিষ্ট কর্টিকাল কার্যকলাপ এবং বা নিউরোভাসকুলার কাপলিং পরিবর্তনের অধ্যয়নে সহায়তা করবে।
ট্যানটার নোট করেছেন যে ইনস্টিটিউট ফিজিক্স ফর মেডিসিনের গবেষকরা প্যারিস-ভিত্তিক চিকিৎসা প্রযুক্তি কোম্পানির সাথে সহযোগিতা করছেন আইকনিয়াস, এই প্রযুক্তিকে স্নায়ুবিজ্ঞান সম্প্রদায়ের জন্য এবং ক্লিনিকাল ইমেজিংয়ের জন্য খুব দ্রুত উপলব্ধ করা।
