الیکٹریکل زپس نے مفلوج لوگوں کو دوبارہ چلنے میں مدد کرنے کے لیے غیر فعال نیوران کو جگایا

جو سائنس فکشن تھا وہ اب سائنسی حقیقت بن گیا ہے: ریڑھ کی ہڈی تک ٹارگٹڈ برقی زپوں کی ایک سیریز کے ساتھ، نو مفلوج افراد فوری طور پر ایک روبوٹ کی مدد سے دوبارہ چل پڑے۔ پانچ ماہ بعد، نصف شرکاء کو چلنے کے لیے ان زپوں کی ضرورت نہیں رہی۔

کیا جملہ قدرے مانوس لگتا ہے؟ بذات خود، نتائج — جب کہ ناقابل تردید متاثر کن اور بالکل زندگی بدل دینے والے — پرانی خبروں کی طرح لگ سکتے ہیں۔ دماغی امپلانٹ کے ڈیزائن میں بہتری کی بدولت، پچھلی دہائی میں فالج کے شکار لوگوں کی نقل و حرکت کو بحال کرنے میں حیران کن پیش رفت دیکھنے میں آئی۔ 2018 میں، ایک 29 سالہ آدمی لمبائی چلی اس کی ریڑھ کی ہڈی میں چند زپوں کی بدولت فٹ بال کے پورے میدان کا، ایک سنو موبائل حادثے سے برسوں کے فالج کے بعد۔ پچھلے سال، ریڑھ کی ہڈی کی حوصلہ افزائی کئی لوگوں کی مدد کی ہموار پانیوں میں واکر اور کیاک کے ساتھ شہر کے ایک مصروف علاقے میں ٹہلنے کے لیے مکمل فالج کے ساتھ۔

اس میں کوئی شک نہیں کہ ریڑھ کی ہڈی کے محرک نے ایک بار ناقابل تلافی چوٹ کو ایک ایسی چوٹ میں تبدیل کر دیا جسے اب تبدیل کیا جا سکتا ہے۔ لیکن ایک اہم سوال باقی ہے: یہ کیوں کام کرتا ہے؟

A نئے مطالعہ in فطرت، قدرت بس ہمیں کچھ اشارہ دیا. ریڑھ کی ہڈی کا ایک 3D مالیکیولر نقشہ بناتے ہوئے جب یہ چوٹ سے ٹھیک ہو جاتا ہے، ٹیم کو اس کے مضافات میں واقع نیوران کا ایک پراسرار گروپ ملا۔ وہ عجیب ہیں۔ عام طور پر، یہ نیوران چلنے کے لئے ضروری نہیں ہیں. لیکن ریڑھ کی ہڈی کی چوٹ کے معاملات میں، چند برقی جھٹکوں کے بعد وہ سرگرمی کے ساتھ پھٹ جاتے ہیں، نئی عصبی شاہراہوں میں دوبارہ منظم ہوتے ہیں جو نقل و حرکت کو بحال کرنے میں مدد کرتے ہیں۔

ان نیورانوں کی نشاندہی کرنا صرف ایک سائنسی تجسس نہیں ہے۔ یہ سمجھ کر کہ وہ کیسے کام کرتے ہیں، ہم فالج کے لیے مزید جدید ترین علاج تیار کرنے کے لیے ان کے برقی کمیونیکیشن اور اندرونی مالیکیولر ورکنگ کو استعمال کر سکتے ہیں۔

"ریڑھ کی ہڈی کی چوٹ والے لوگوں کو جو امید ملتی ہے وہ ناقابل یقین ہے،" نے کہا یونیورسٹی آف کوئنز لینڈ میں ڈاکٹر مارک روئٹنبرگ، جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھے۔

ڈاکٹرز کو سالک انسٹی ٹیوٹ فار بائیولوجیکل سائنسز میں Kee Wui Huang اور Eiman Azim، جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھے، نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ ریڑھ کی ہڈی کی چوٹ سے نمٹنے کے لیے متعدد زاویوں کو اپنانے کی ضرورت ہوتی ہے: امپلانٹ ٹیکنالوجی کو بہتر بنانا - پچھلی کوششوں کا مرکز - صرف ایک پہلو ہے۔ کہانی کی. بحالی کی نیوروبیولوجی کو پارس کرنا دوسرا اہم نصف ہے۔

نیا مطالعہ۔ ظاہر ہوتا ہے کہ "اعصابی نظام کے اعلی ریزولوشن مالیکیولر نقشے مؤخر الذکر فراہم کرنے لگے ہیں۔"

دوری کو مٹانے

میں ریڑھ کی ہڈی کو ایک گونجتی ہوئی بین ریاستی شاہراہ کے طور پر تصویر کرنا پسند کرتا ہوں۔ ہر حصے میں متعدد چھوٹے علاقائی اعصابی راستے ہوتے ہیں جو جسم کے مختلف حصوں کی طرف لے جاتے ہیں۔ مرکزی معلومات کے ذریعے، ریڑھ کی ہڈی دماغ سے آپ کے باقی جسم تک سگنل منتقل کرتی ہے۔ خراب گرنا، کار حادثہ، یا کھیلوں کی چوٹ اس شاہراہ کو نقصان پہنچا سکتی ہے۔ روڈ بلاک کی طرح، پٹھوں کو حکم بھیجنے والی برقی ٹریفک — اور حسی تاثرات حاصل کرنا — مزید نہیں گزر سکتی۔

لیکن کیا ہوگا اگر ہم مصنوعی طور پر ان سڑکوں کو ایک امپلانٹ کے ساتھ گرا سکیں؟

تقریباً نصف دہائی قبل، سائنسدانوں نے ایپیڈورل الیکٹریکل سٹیمولیشن (EES) نامی تکنیک کے ساتھ تجربہ کرنا شروع کیا۔ یہ آلہ متعدد الیکٹروڈز سے بنا ہوا ہے اور اسے سب سے باہر کی جھلی کے بالکل اوپر داخل کیا گیا ہے جو ریڑھ کی ہڈی کو سمیٹتا ہے اور اس کی حفاظت کرتا ہے۔ یہ ایک مصنوعی پل کے طور پر کام کرتا ہے جو زخمی جگہ کو نظرانداز کرتا ہے۔ چند جھٹکے ریڑھ کی ہڈی کے صحت مند حصوں میں نیوران کو متحرک کر سکتے ہیں اور قریبی اعصابی راستوں تک سگنل پہنچا سکتے ہیں۔

ہوانگ اور عظیم نے کہا کہ اگرچہ یہ ان چند علاجوں میں سے ایک ہے جس نے "کارکردگی میں قابل ذکر تبدیلیاں" حاصل کی ہیں، EES کو متعدد ناکامیوں کا سامنا کرنا پڑا ہے۔ ایک سب سے بہترین امپلانٹ ڈیزائن تھا، جس میں وہ چلنے کے لیے ضروری ریڑھ کی ہڈی کے حصوں کو نشانہ نہیں بنا سکتے تھے۔ دوسرا الگورتھم سے چلنے والا سافٹ ویئر تھا جس نے ریڑھ کی ہڈی کو ان طریقوں سے متحرک نہیں کیا جو اس کی قدرتی برقی دالوں کی نقل کرتے تھے۔ ہوانگ اور عظیم نے کہا کہ ستم ظریفی یہ ہے کہ ان ڈیزائنوں میں "حسینی سگنلز میں خلل پڑ سکتا ہے جو بحالی کو فروغ دیتے ہیں۔"

مردوں سے چوہوں تک

یہ جاننے کے لیے کہ EES کس طرح لوگوں کو فالج سے صحت یاب ہونے میں مدد کرتا ہے، نئی تحقیق نے ایک غیر روایتی طریقہ اختیار کیا: انھوں نے پہلے فالج کے مریضوں میں ایک ڈیوائس اور محرک پیٹرن کا تجربہ کیا۔ ان کی بہتری کی تصدیق کرنے کے بعد، ٹیم نے پھر اسی طرح کی چوٹوں کے ساتھ چوہوں کے علاج کو دوبارہ بنایا تاکہ صحت یابی کے لیے ذمہ دار خلیوں کو کیلوں سے نیچے کیل دیا جا سکے۔ تمثیل عام تحقیقی کارروائیوں سے ایک بنیادی رخصت ہے، جو انسانوں میں جانے سے پہلے چوہوں کے ماڈل سے شروع ہوتی ہے۔

لیکن ٹیم، ڈاکٹرز کی قیادت میں. EPFL میں نیورو سائنس کے پروفیسر گریگوئیر کورٹائن اور لوزان یونیورسٹی ہسپتال (CHUV) کے نیورو سرجن جوسلین بلوچ کے پاس ان کی وجوہات ہیں۔ دونوں سائنس دان فالج کا مقابلہ کرنے میں کوئی اجنبی نہیں ہیں۔ کی قیادت نیورو ریسٹور پروگرام کے مطابق، وہ انجینئرنگ ریڑھ کی ہڈی کے امپلانٹس میں سب سے آگے رہے ہیں تاکہ مریضوں کو نقل و حرکت دوبارہ حاصل کرنے میں مدد ملے۔

اس مطالعہ میں، انہوں نے سب سے پہلے ای ای ایس کے ساتھ شدید یا مکمل فالج والے نو افراد کو ایک حصے کے طور پر متحرک کیا۔ طبی مقدمے کی سماعت. چھ کی ٹانگوں میں کچھ سنسناہٹ تھی۔ باقی تین کے پاس کوئی نہیں تھا۔ دونوں گروپوں میں مختلف ہارڈ ویئر لگائے گئے تھے، جن میں سے ایک کو درد کے علاج کے لیے ڈھال لیا گیا تھا، اور دوسرا تیار ہوا تھا۔ خاص طور پر چلنے کی حوصلہ افزائی کے لیے. عام ریڑھ کی ہڈی کے اشاروں کی طرح محرک پیٹرن کا استعمال کرتے ہوئے، شرکاء نے اپنے وزن کو سہارا دینے کے لیے روبوٹ کی مدد سے فوری طور پر اپنی چلنے کی صلاحیت کو بہتر یا دوبارہ حاصل کیا۔ مزید پانچ ماہ کی تربیت کے ساتھ، انہوں نے آہستہ آہستہ اپنے وزن کو سہارا دینا سیکھ لیا اور مدد کے ساتھ باہر چل بھی سکتے تھے۔

لیکن کیوں؟ حیرت انگیز طور پر، ٹیم نے پایا کہ جسمانی بحالی کے ساتھ ساتھ EES ریڑھ کی ہڈی کے ان حصوں کے لیے درکار توانائی کو کم کرتا ہے جو چلنے کو کنٹرول کرتے ہیں۔ ریڑھ کی ہڈی میں تمام نیورانوں کو شامل کرنے کے بجائے، EES نیوران کے صرف ایک منتخب گروپ کے مطابق لگتا ہے- جو مریضوں کو دوبارہ چلنے میں مدد کرنے کے لیے اہم ہے۔

بحالی کا ایک سالماتی نقشہ

یہ پراسرار نیوران کیا ہیں؟

گہرائی میں کھودتے ہوئے، ٹیم نے فالج کے شکار چوہوں کے علاج کو دوبارہ شروع کیا (اور ہاں، اس میں ان کے جسمانی وزن کو سہارا دینے کے لیے اپنی مرضی کے مطابق تیار کردہ ماؤس کے سائز کا روبوٹ شامل تھا۔) انسانوں کی طرح، چوہوں نے فوری طور پر EES آن ہونے کے ساتھ چلنے کی صلاحیت دوبارہ حاصل کرلی۔ .

جیسے ہی وہ صحت یاب ہوئے، ٹیم نے ریڑھ کی ہڈی سے نمونے لیے اور 80,000 چوہوں کے 24 سے زیادہ انفرادی خلیات میں جینز ترتیب دیے تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ کون سے جین فعال ہیں۔ مقام کلیدی تھا: سروے نے ریڑھ کی ہڈی میں ہر خلیے کے مقام کی بنیاد پر جینوں کا نقشہ بنایا، جس نے مل کر بحالی کا پہلا سالماتی نقشہ تشکیل دیا۔

آپ سوچ رہے ہوں گے کہ یہ کسی ڈیٹابیس کا ہیرو ہے۔ خوش قسمتی سے، ٹیم نے پہلے مشین لرننگ الگورتھ تیار کیا تھا۔m جو ڈیٹا کا تجزیہ کرنے میں مدد کرتا ہے۔ کرکس was مختلف حیاتیاتی حالات میں جین کے اظہار کے پروفائلز کو بعض خلیوں سے ملانا۔ خلیوں کی ایک خاص آبادی کہا جاتا ہے V2a کھڑا ہوا۔ باہر یہ نیوران ریڑھ کی ہڈی کے اس علاقے میں سرایت کر گئے تھے جو چلنے کے لیے خاص طور پر اہم ہے، اور اگرچہ ان کو چوٹ لگنے سے پہلے چلنے کی ضرورت نہیں تھی، ایسا لگتا ہے کہ EES کے بعد سرگرمی میں اضافہ ہوتا ہے۔

V2a خلیے ریڑھ کی ہڈی کی بحالی کے لیے طاقتور دربان ہیں۔ بعد کے ٹیسٹوں میں، آپٹوجنیٹکس کا استعمال کرتے ہوئے ان کی سرگرمی کو کم کرنا — روشنی کے ساتھ نیوران کو کنٹرول کرنے کا ایک طریقہ — ریڑھ کی ہڈی کی بحالی کو بھی کم کر دیتا ہے۔

ہوانگ اور عظیم نے کہا کہ "اس سے پتہ چلتا ہے کہ ریڑھ کی ہڈی کے نیوران کی مخصوص قسمیں جو چوٹ لگنے کے بعد دماغ سے اپنے ان پٹ کھو چکے ہیں، 'دوبارہ بیدار' ہو سکتے ہیں یا تحریک کو بحال کرنے کے لیے دوبارہ تیار کیے جا سکتے ہیں اگر انہیں محرک اور بحالی کا مناسب امتزاج دیا جائے،" ہوانگ اور عظیم نے کہا۔

V2a خلیات ریڑھ کی ہڈی کی چوٹوں اور فالج کے علاج کے لیے شاید ہی چاندی کی گولی ہیں۔ اس تحقیق میں متعدد دوسرے نیورونز پائے گئے - متنوع جینیاتی دستخطوں کے ساتھ- جو EES کے ساتھ فعال ہوتے ہیں۔ دماغ اپنے کنکشن کو دوبارہ بنانے کے لیے ریڑھ کی ہڈی کی چوٹ کو کیسے نظرانداز کرتا ہے یہ ایک اور بھی گہرا راز ہے۔ آیا وہی نیوران روزمرہ کی دیگر جسمانی ضروریات کو بحال کرنے میں مدد کرتے ہیں - مثال کے طور پر مثانے اور آنتوں پر قابو پانے میں - ابھی تک معلوم نہیں ہے، لیکن مطالعہ کرنے والی ٹیم کی فہرست میں اگلا ہے۔ اس مقصد کے لیے، مرکزی مصنف نے ایک اسٹارٹ اپ شروع کیا ہے جس کا نام ہے۔ پر اگلے دو سالوں میں ایک نیا ٹرائل شروع کرنے کے لیے۔

تصویری کریڈٹ: جیرالٹ / 23803 تصاویر