মস্তিষ্কের সেই অংশ যা আন্দোলনকে নিয়ন্ত্রণ করে অনুভূতিকেও গাইড করে | কোয়ান্টা ম্যাগাজিন

সাম্প্রতিক দশকগুলিতে, নিউরোসায়েন্স কিছু অত্যাশ্চর্য অগ্রগতি দেখেছে, এবং তবুও মস্তিষ্কের একটি গুরুত্বপূর্ণ অংশ একটি রহস্য রয়ে গেছে। আমি সেরিবেলামের কথা বলছি, যার নাম ল্যাটিন ভাষায় "ছোট মস্তিষ্ক" এর জন্য, যা মস্তিষ্কের পিছনে একটি বানের মতো অবস্থিত। এটি কোন ছোট নজরদারি নয়: সেরিবেলামে মস্তিষ্কের সমস্ত নিউরনের তিন-চতুর্থাংশ থাকে, যা প্রায় স্ফটিক বিন্যাসে সংগঠিত হয়, অন্যত্র পাওয়া নিউরনের জটযুক্ত ঝোপের বিপরীতে।

এনসাইক্লোপিডিয়া নিবন্ধ এবং পাঠ্যপুস্তকগুলি এই সত্যটিকে আন্ডারস্কোর করে যে সেরিবেলামের কাজ শরীরের গতিবিধি নিয়ন্ত্রণ করা। কোন প্রশ্ন নেই যে সেরিবেলামের এই ফাংশন আছে। কিন্তু বিজ্ঞানীরা এখন সন্দেহ করছেন যে এই দীর্ঘস্থায়ী দৃষ্টিভঙ্গি মায়োপিক।

অথবা তাই আমি নভেম্বরে ওয়াশিংটন, ডিসিতে শিখেছি, যেখানে যোগদান করার সময় নিউরোসাইন্স বার্ষিক সভার জন্য সোসাইটি, বিশ্বের নিউরোসায়েন্টিস্টদের সবচেয়ে বড় সভা। সেখানে একজোড়া নিউরোসায়েন্টিস্টের আয়োজনে আ সম্মেলন মোটর নিয়ন্ত্রণের সাথে সম্পর্কহীন সেরিবেলামের নতুন আবিষ্কৃত ফাংশনগুলির উপর। নতুন পরীক্ষামূলক কৌশলগুলি দেখায় যে আন্দোলন নিয়ন্ত্রণ করার পাশাপাশি, সেরিবেলাম জটিল আচরণ, সামাজিক মিথস্ক্রিয়া, আগ্রাসন, কাজের স্মৃতি, শিক্ষা, আবেগ এবং আরও অনেক কিছু নিয়ন্ত্রণ করে।

প্রভাবশালী জ্ঞানে একটি ফাটল

সেরিবেলাম এবং আন্দোলনের মধ্যে সংযোগ 19 শতক থেকে জানা যায়। মস্তিষ্কের অঞ্চলে ট্রমায় আক্রান্ত রোগীদের ভারসাম্য এবং নড়াচড়ার ক্ষেত্রে স্পষ্ট অসুবিধা ছিল, এতে কোন সন্দেহ নেই যে এটি গতির সমন্বয়ের জন্য গুরুত্বপূর্ণ ছিল। কয়েক দশক ধরে, স্নায়ুবিজ্ঞানীরা কীভাবে সেরিবেলামের অনন্য নিউরাল সার্কিট্রি মোটর ফাংশন নিয়ন্ত্রণ করে তার একটি বিশদ ধারণা তৈরি করেছেন। সেরিবেলাম কীভাবে কাজ করে তার ব্যাখ্যাটি জলরোধী বলে মনে হয়েছিল।

তারপর, 1998 সালে, জার্নালে মস্তিষ্ক, নিউরোলজিস্ট রিপোর্ট বিস্তৃত মানসিক এবং জ্ঞানীয় অক্ষমতা সেরিবেলাম ক্ষতিগ্রস্থ রোগীদের মধ্যে। উদাহরণস্বরূপ, 1991 সালে, একজন 22 বছর বয়সী মহিলা কলেজ ছাত্র আইস স্কেটিং করার সময় পড়ে গিয়েছিলেন; একটি সিটি স্ক্যান তার সেরিবেলামে একটি টিউমার প্রকাশ করেছে। এটি অস্ত্রোপচারের মাধ্যমে অপসারণ করার পরে, তিনি সম্পূর্ণ ভিন্ন ব্যক্তি ছিলেন। উজ্জ্বল কলেজ ছাত্রটি দক্ষতার সাথে লেখার, মানসিক পাটিগণিত করতে, সাধারণ বস্তুর নামকরণ বা একটি সাধারণ চিত্র অনুলিপি করার ক্ষমতা হারিয়ে ফেলেছিল। তার মেজাজ চ্যাপ্টা. তিনি কভারের নীচে লুকিয়েছিলেন এবং অনুপযুক্ত আচরণ করেছিলেন, করিডোরে পোশাক খুলেছিলেন এবং বাচ্চাদের কথা বলতেন। পরিচিত মুখ চিনতে সহ তার সামাজিক মিথস্ক্রিয়াও প্রতিবন্ধী ছিল।

এই এবং অনুরূপ কেস লেখক বিভ্রান্ত. এই উচ্চ-স্তরের জ্ঞানীয় এবং সংবেদনশীল ফাংশনগুলি সেরিব্রাল কর্টেক্স এবং লিম্বিক সিস্টেমে বসবাস করে বলে বোঝা যায়। "সেরিবেলার ভূমিকাটি ঠিক কী এবং সেরিবেলাম কীভাবে এটি সম্পাদন করে, তা এখনও প্রতিষ্ঠিত হয়নি," তারা উপসংহারে পৌঁছেছে।

ক্লিনিকাল স্টাডিজ থেকে এই ইঙ্গিতগুলি সত্ত্বেও যে প্রচলিত জ্ঞান ভুল পথে ছিল, নেতৃস্থানীয় কর্তৃপক্ষ এখনও জোর দিয়েছিল যে সেরিবেলামের কাজটি আন্দোলন নিয়ন্ত্রণ করা এবং এর বেশি কিছু নয়। "এটি এক ধরণের দুঃখজনক কারণ এটি 20 বছর হয়ে গেছে [যেহেতু এই মামলাগুলি রিপোর্ট করা হয়েছিল]," বলেছেন৷ দিয়াসিনউ ফিওরাভান্তে, ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের একজন নিউরোফিজিওলজিস্ট, ডেভিস, যিনি কনফারেন্স সিম্পোজিয়ামের সহ-আয়োজন করেছিলেন।

অন্যান্য নিউরোলজিস্টরা তাদের রোগীদের মধ্যে নিউরোসাইকিয়াট্রিক ঘাটতি লক্ষ্য করেছেন, বলেছেন স্নায়ুবিজ্ঞানী স্টেফানি রুডলফ অ্যালবার্ট আইনস্টাইন কলেজ অফ মেডিসিনের, যিনি ফিওরাভান্তের সাথে সিম্পোজিয়ামটি সহ-সংগঠিত করেছিলেন। যাইহোক, কীভাবে সেরিবেলামের অনন্য নিউরাল সার্কিট্রি সম্ভাব্যভাবে রিপোর্ট করা মনস্তাত্ত্বিক এবং মানসিক ক্রিয়াকলাপগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করতে পারে তার জন্য কোনও শক্ত শারীরবৃত্তীয় প্রমাণ ছিল না, তাই ক্লিনিকাল রিপোর্টগুলি উপেক্ষা করা হয়েছিল।

এখন, সেরিবেলামের সার্কিট্রি সম্পর্কে আরও ভাল বোঝা সেই কেস স্টাডিগুলিকে সঠিক এবং প্রভাবশালী জ্ঞানকে ভুল প্রমাণ করছে।

যথার্থ ওয়্যারিং

সার্জারির সেরিবেলাম মধ্যে তারের প্যাটার্ন মস্তিষ্কের নিউরনের তিন-চতুর্থাংশকে 4-ইঞ্চি লোবে কেন্দ্রীভূত করার জন্য সুনির্দিষ্টভাবে সংগঠিত এবং সংকুচিত করা হয়। সেরিবেলামের প্রধান ধরনের নিউরন, যাকে বলা হয় পুরকিঞ্জে কোষ, ফ্যানের প্রবালের মতো ব্যাপকভাবে শাখা প্রশাখা, তবুও চ্যাপ্টা এবং প্রায় দ্বি-মাত্রিক। ফ্যানের ব্লেড হল নিউরনের ডেনড্রাইট, যা আগত সংকেত গ্রহণ করে। এই সমতল নিউরনগুলি সমান্তরালভাবে সাজানো হয়েছে, যেন লক্ষ লক্ষ পাখার প্রবাল একে অপরের উপরে একটি শক্ত বান্ডিলে স্তুপীকৃত। হাজার হাজার ক্ষুদ্র নিউরন অ্যাক্সন চালায় - বৈদ্যুতিক আবেগের জন্য মস্তিষ্কের ট্রান্সমিশন তারগুলি - তাঁতে থ্রেডের মতো ডেনড্রাইটের স্তুপের মধ্য দিয়ে লম্বভাবে। প্রতিটি অ্যাক্সন হাজার হাজার পুরকিঞ্জ কোষের ডেনড্রাইটের সাথে সংযোগ করে।

আন্তঃসংযোগের এই স্তরটি সেরিবেলামের 50 বিলিয়ন নিউরনকে একীকরণের জন্য একটি আশ্চর্যজনক ক্ষমতা দেয়। এই সার্কিটরি, সেরিবেলামের জন্য অনন্য, শরীরের গতিবিধি নিয়ন্ত্রণ করতে ইন্দ্রিয় থেকে প্রচুর পরিমাণে ইনকামিং ডেটা ক্রাঞ্চ করতে পারে। একটি ব্যালেরিনার তরল নড়াচড়া স্টেজ জুড়ে লাফানোর জন্য সেরিবেলামকে সমস্ত ইন্দ্রিয় থেকে তথ্য দ্রুত প্রক্রিয়া করার প্রয়োজন হয় যখন অঙ্গগুলির পরিবর্তনশীল অবস্থানগুলিকে ট্র্যাক করা, ভারসাম্য বজায় রাখা এবং শরীরটি যে স্থানের মাধ্যমে নড়ছে তার ম্যাপিং করে। সেরিবেলাম সেই গতিশীল তথ্যকে সুনির্দিষ্ট সময়ের সাথে পেশী নিয়ন্ত্রণ করতে এবং সঠিক সামাজিক প্রেক্ষাপটে আবেগ এবং অনুপ্রেরণা দ্বারা চালিত করতে ব্যবহার করে।

ফিওরাভান্তে এবং রুডলফ আমাকে বলেছিলেন যে স্নায়ুবিজ্ঞানীরা এখন বুঝতে পারছেন যে সেরিবেলামের শক্তিশালী নিউরাল সার্কিট্রি যা শরীরের আন্দোলনের জন্য তথ্যকে একীভূত করে তা জটিল মানসিক প্রক্রিয়া এবং আচরণগুলি পরিচালনা করার জন্য এটিকে সজ্জিত করে।

"উদাহরণস্বরূপ, এখনই," রুডলফ ব্যাখ্যা করেছিলেন যে আমরা সিম্পোজিয়াম শুরু হওয়ার আগে কথা বলেছিলাম, "আপনি প্রশ্ন জিজ্ঞাসা করেন এবং আমরা উত্তর দিই। এটি একটি জটিল আচরণ।" তাকে আমার বক্তৃতা বুঝতে হবে, একটি প্রতিক্রিয়া তৈরি করতে হবে এবং তারপর শব্দ তৈরি করতে পেশী ব্যবহার করতে হবে। তাকে আমার শারীরিক ভাষা এবং অন্যান্য সূক্ষ্ম সংকেতও নিতে হয়েছিল। "আপনি এখনই মাথা নাড়ছেন, উদাহরণস্বরূপ, তাই এটি থেকে আমি উপসংহারে আসতে পারি যে আপনি শুনছেন এবং আগ্রহী," তিনি বলেছিলেন।

আমি আগে বক্তৃতার জন্য প্রয়োজনীয় মোটর নিয়ন্ত্রণের জটিলতাকে পুরোপুরি উপলব্ধি করিনি। দৈহিকতার মধ্যে শুধুমাত্র জিহ্বা এবং ঠোঁটের জটিল জিমন্যাস্টিকসই নয় — শব্দ তৈরি করার পাশাপাশি পিচ এবং ভলিউম সামঞ্জস্য করা — তবে অঙ্গভঙ্গিও। আমাদের কথার সময় নির্ধারিত হয় তাই আমরা অন্য ব্যক্তির সাথে কথা বলি না, এবং সেগুলি সামাজিক প্রেক্ষাপটের জন্য নিয়ন্ত্রিত হয়: সঠিক আবেগের সাথে মিশ্রিত এবং প্রেরণা, চিন্তাভাবনা, প্রত্যাশা এবং মেজাজ দ্বারা চালিত।

এই বৈচিত্র্যপূর্ণ ফাংশনগুলিকে সমন্বয় করার জন্য মস্তিষ্কের প্রায় সমস্ত কিছুতে ট্যাপ করা প্রয়োজন - হার্ট রেট এবং রক্তচাপ নিয়ন্ত্রণ থেকে শুরু করে, মস্তিষ্কের গভীর অঞ্চলে সম্পাদিত, সংবেদনশীল এবং মানসিক তথ্যের প্রক্রিয়াকরণ পর্যন্ত, লিম্বিক সিস্টেম দ্বারা সম্পাদিত। এর জন্য প্রিফ্রন্টাল সেরিব্রাল কর্টেক্সে বোধগম্যতা, বাধা এবং সিদ্ধান্ত গ্রহণের সর্বোচ্চ-স্তরের জ্ঞানীয় ফাংশনগুলির সাথে জড়িত হওয়া প্রয়োজন।

সেরিবেলামের জন্য এটি করার জন্য, এটির সংযোগ থাকতে হবে যা পুরো মস্তিষ্কে বিস্তৃত। এখন অবধি, এর জন্য প্রমাণের অভাব ছিল, তবে নতুন কৌশলগুলি এই পথগুলিকে উন্মোচন করছে।

সংবেদনশীল ইনপুট একটি হাব

মাত্র কয়েক দশক আগে, যখন নিউরোঅ্যানাটমিস্টরা মস্তিষ্কের ম্যাপ করেছিলেন, তখন তারা সেরিবেলাম থেকে মস্তিষ্কের অঞ্চলগুলির সাথে কোনও সরাসরি সংযোগ খুঁজে পাননি যা আবেগ এবং জ্ঞানকে নিয়ন্ত্রণ করে, যেমন লিম্বিক সিস্টেম এবং প্রিফ্রন্টাল কর্টেক্স। এটি তাদের বিশ্বাস করতে পরিচালিত করেছিল যে সেরিবেলাম কিছুটা বিচ্ছিন্ন এবং এই উচ্চতর জ্ঞানীয় ফাংশনে জড়িত ছিল না। কিন্তু দস্যুরা যেমন যানবাহন পরিবর্তন করে একটি ট্র্যাকার এড়াতে পারে, তেমনি নিউরাল সংকেতগুলি এক নিউরন থেকে অন্য নিউরনে লাফ দিতে পারে। এই গোপন ক্রিয়াটি নিউরোঅ্যানাটমিস্টদের সেরিবেলামের পথ থেকে ছুড়ে ফেলেছিল।

নতুন পদ্ধতিগুলি নিউরোঅ্যানাটোমিস্টদের রিলে পয়েন্ট জুড়ে সেরিবেলাম থেকে সেই পথগুলিকে ট্রেস করতে সক্ষম করেছে, পুরো মস্তিষ্ক জুড়ে তাদের অনুসরণ করছে। গবেষকরা, উদাহরণস্বরূপ, নিউরনে রেবিস ভাইরাস উদ্ভিদ করতে পারেন যাতে তারা অন্য কোন নিউরনের সাথে যোগাযোগ করে তা সঠিকভাবে দেখতে পারে। তারা জেনেটিক্যালি ফ্লুরোসেন্ট প্রোটিন তৈরি করেছে যখন একটি নিউরাল ইমপালস জ্বলে তখন তারা ফ্ল্যাশ করতে পারে যাতে তারা নিউরাল সার্কিটে ট্র্যাফিকের প্রবাহ দেখতে পারে। তারা নিউরোনাল ট্র্যাফিকের পিছনে ফেলে যাওয়া পায়ের ছাপগুলিও ট্র্যাক করতে পারে: যখন একটি নিউরনে আগুন লাগে তখন উত্পাদিত প্রোটিনের উপস্থিতি একটি নিউরাল নেটওয়ার্কে যোগাযোগকারী সমস্ত কোষ সনাক্ত করতে সাহায্য করতে পারে যখন একটি নির্দিষ্ট আচরণ করা হয়।

সিম্পোজিয়ামে, গবেষকরা এই নতুন পদ্ধতিগুলির দ্বারা প্রকাশিত আকর্ষণীয় নতুন অনুসন্ধানের একটি ঝড়-ঝাপ শেয়ার করেছেন যা সেরিবেলাম সম্পর্কে তাদের বিকশিত বোঝার প্রদর্শন করে।

জেসিকা ভারপেউট অ্যারিজোনা স্টেট ইউনিভার্সিটির তথ্য রিপোর্ট করেছে যে সেরিবেলার সংযোগের জটিল এবং বিস্তৃত নেটওয়ার্ক বর্ণনা করে যা ইঁদুরের মস্তিষ্ক জুড়ে সক্রিয় হয় যখন তারা সামাজিকীকরণ করে বা একটি গোলকধাঁধা নিয়ে আলোচনা করতে শেখে।

রুডলফ পরীক্ষাগুলি শেয়ার করেছেন যে দেখায় যে মাতৃ আচরণ, তাদের কুকুরছানাগুলির যত্ন নেওয়া মহিলা ইঁদুরগুলিতে অধ্যয়ন করা হয়েছিল, সেরিবেলামের উপর কাজ করে এমন হরমোন দ্বারা প্রভাবিত হয়েছিল, বিশেষ করে হরমোন অক্সিটোসিন, যা মাতৃত্বের বন্ধনকে উন্নীত করে। যখন পরীক্ষামূলকভাবে এই প্রক্রিয়াটি ব্যাহত হয়েছিল, তখন মা তার বাচ্চাদের আর যত্ন নেননি।

ই-মেই ইয়াং ইউনিভার্সিটি অফ মিনেসোটা দেখিয়েছে যে সে যখন কিছু সেরিবেলার নিউরন ব্যাহত করেছিল, তখন ইঁদুররা তাদের খাঁচায় প্রবেশ করা অপরিচিত ইঁদুরের সাথে জড়িত হওয়ার আগ্রহ হারিয়ে ফেলেছিল। যাইহোক, নতুন জড় বস্তুর সাথে মিথস্ক্রিয়া করতে এবং মনে রাখতে তাদের কোন অসুবিধা হয়নি। এটি জটিল সামাজিক-স্বীকৃতি মেমরির ঘাটতি নির্দেশ করে, যা অটিস্টিক ব্যক্তিদের অভিজ্ঞতার মতো।

প্রকৃতপক্ষে, অটিস্টিক ব্যক্তিদের মধ্যে সেরিবেলাম প্রায়ই ছোট হয়, এবং আলেকজান্দ্রা বাদুরা রটারডামের ইরাসমাস ইউনিভার্সিটি মেডিকেল সেন্টার থেকে নতুন তথ্য উপস্থাপন করা হয়েছে যে সেরিবেলাম অটিজমের সাথে জড়িত কারণ এটি সংবেদনশীল ইনপুটের একটি কেন্দ্র, বিশেষ করে সামাজিক প্রেক্ষাপট সম্পর্কিত সংকেতের জন্য।

এই নতুন গবেষণা মাউস গবেষণার বাইরে যায়। আন্দ্রেয়াস থিমে জার্মানির ইউনিভার্সিটি হসপিটাল এসেন থেকে একটি নতুন ক্লিনিকাল পরীক্ষা উপস্থাপন করা হয়েছে যা সেরিবেলার ক্ষতির কারণে সংবেদনশীল এবং জ্ঞানীয় প্রতিবন্ধকতা সঠিকভাবে নির্ণয় করতে ব্যবহৃত হয়।

এই নতুন, যুগান্তকারী গবেষণাগুলি দেখায় যে আন্দোলন নিয়ন্ত্রণ করার পাশাপাশি, সেরিবেলাম জটিল সামাজিক এবং মানসিক আচরণ নিয়ন্ত্রণ করে। এই বিশ্বব্যাপী প্রভাব অর্জনের জন্য, সেরিবেলামকে অবশ্যই একটি ডেটা ক্রাঞ্চিং হাব হতে হবে যার সাথে মস্তিষ্কের সর্বত্র সংযোগ রয়েছে। এতে অবাক হওয়ার কিছু নেই যে এটিতে অনেকগুলি নিউরন রয়েছে। এই হাই-অর্ডার কমান্ড এবং নিয়ন্ত্রণ নিজে থেকে সম্পন্ন করতে, এটি আসলে, একটি সামান্য মস্তিষ্ক হতে হবে।