मस्तिष्क का वह भाग जो गति को नियंत्रित करता है, भावनाओं को भी नियंत्रित करता है | क्वांटा पत्रिका

हाल के दशकों में, तंत्रिका विज्ञान ने कुछ आश्चर्यजनक प्रगति देखी है, और फिर भी मस्तिष्क का एक महत्वपूर्ण हिस्सा एक रहस्य बना हुआ है। मैं सेरिबैलम की बात कर रहा हूं, जिसे लैटिन भाषा में "छोटा मस्तिष्क" कहा जाता है, जो मस्तिष्क के पीछे एक गोले की तरह स्थित होता है। यह कोई छोटी गलती नहीं है: सेरिबैलम में मस्तिष्क के सभी न्यूरॉन्स के तीन-चौथाई भाग होते हैं, जो अन्यत्र पाए जाने वाले न्यूरॉन्स के उलझे हुए समूह के विपरीत, लगभग क्रिस्टलीय व्यवस्था में व्यवस्थित होते हैं।

विश्वकोश लेख और पाठ्यपुस्तकें इस तथ्य पर जोर देती हैं कि सेरिबैलम का कार्य शरीर की गति को नियंत्रित करना है। इसमें कोई संदेह नहीं है कि सेरिबैलम का यह कार्य है। लेकिन वैज्ञानिकों को अब संदेह है कि यह लंबे समय से चला आ रहा दृष्टिकोण अदूरदर्शी है।

या ऐसा मैंने नवंबर में वाशिंगटन डी.सी. में भाग लेने के दौरान सीखा तंत्रिका विज्ञान वार्षिक बैठक के लिए समाज, दुनिया में तंत्रिका विज्ञानियों की सबसे बड़ी बैठक। वहां न्यूरो वैज्ञानिकों की एक जोड़ी ने एक आयोजन किया संगोष्ठी मोटर नियंत्रण से असंबंधित सेरिबैलम के नए खोजे गए कार्यों पर। नई प्रायोगिक तकनीकें दिखा रही हैं कि गति को नियंत्रित करने के अलावा, सेरिबैलम जटिल व्यवहार, सामाजिक संपर्क, आक्रामकता, कामकाजी स्मृति, सीखने, भावना और बहुत कुछ को नियंत्रित करता है।

प्रमुख बुद्धि में एक दरार

सेरिबैलम और गति के बीच संबंध 19वीं शताब्दी से ज्ञात है। मस्तिष्क क्षेत्र में आघात से पीड़ित मरीजों को संतुलन और गति में स्पष्ट कठिनाइयाँ थीं, इसमें कोई संदेह नहीं था कि यह गति के समन्वय के लिए महत्वपूर्ण था। दशकों से, तंत्रिका विज्ञानियों ने इस बात की विस्तृत समझ विकसित की है कि सेरिबैलम की अद्वितीय तंत्रिका सर्किटरी मोटर फ़ंक्शन को कैसे नियंत्रित करती है। सेरिबैलम कैसे काम करता है इसकी व्याख्या निर्विवाद लग रही थी।

फिर, 1998 में, जर्नल में दिमाग, न्यूरोलॉजिस्ट ने रिपोर्ट दी व्यापक भावनात्मक और संज्ञानात्मक अक्षमताएँ सेरिबैलम को नुकसान वाले रोगियों में। उदाहरण के लिए, 1991 में, एक 22 वर्षीय महिला कॉलेज छात्रा आइस स्केटिंग करते समय गिर गई थी; सीटी स्कैन से पता चला कि उसके सेरिबैलम में एक ट्यूमर है। शल्य चिकित्सा द्वारा इसे हटा दिए जाने के बाद, वह बिल्कुल अलग व्यक्ति थी। कॉलेज की प्रतिभाशाली छात्रा ने दक्षता के साथ लिखने, मानसिक अंकगणित करने, सामान्य वस्तुओं के नाम बताने या एक साधारण आरेख की नकल करने की क्षमता खो दी थी। उसका मूड ख़राब हो गया. वह कंबल के नीचे छिप गई और अनुचित व्यवहार किया, गलियारों में कपड़े उतारकर बच्चे जैसी बातें करने लगी। परिचित चेहरों को पहचानने सहित उसकी सामाजिक बातचीत भी ख़राब हो गई थी।

इस और इसी तरह के मामलों ने लेखकों को हैरान कर दिया। समझा जाता है कि ये उच्च-स्तरीय संज्ञानात्मक और भावनात्मक कार्य सेरेब्रल कॉर्टेक्स और लिम्बिक सिस्टम में रहते हैं। "वास्तव में वह अनुमस्तिष्क भूमिका क्या है, और सेरिबैलम इसे कैसे पूरा करता है, यह अभी तक स्थापित नहीं हुआ है," उन्होंने निष्कर्ष निकाला।

नैदानिक ​​​​अध्ययनों से इन सुरागों के बावजूद कि पारंपरिक ज्ञान गलत रास्ते पर था, प्रमुख अधिकारियों ने अभी भी जोर देकर कहा कि सेरिबैलम का कार्य आंदोलन को नियंत्रित करना था और इससे अधिक कुछ नहीं। “यह एक तरह से दुखद है क्योंकि 20 साल हो गए हैं [जब से ये मामले सामने आए थे],” कहा डायसिनौ फियोरावंतेकैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, डेविस के एक न्यूरोफिज़ियोलॉजिस्ट, जिन्होंने सम्मेलन संगोष्ठी का सह-आयोजन किया।

न्यूरोसाइंटिस्ट ने कहा, अन्य न्यूरोलॉजिस्टों ने हमेशा से ही अपने मरीजों में न्यूरोसाइकिएट्रिक संबंधी कमियां देखी हैं स्टेफ़नी रूडोल्फ अल्बर्ट आइंस्टीन कॉलेज ऑफ मेडिसिन के, जिन्होंने फियोरावंते के साथ संगोष्ठी का सह-आयोजन किया। हालाँकि, इस बात का कोई ठोस शारीरिक प्रमाण नहीं था कि सेरिबैलम की अद्वितीय तंत्रिका सर्किटरी कथित मनोवैज्ञानिक और भावनात्मक कार्यों को कैसे नियंत्रित कर सकती है, इसलिए नैदानिक ​​​​रिपोर्टों को नजरअंदाज कर दिया गया।

अब, सेरिबैलम की सर्किटरी की बेहतर समझ उन केस अध्ययनों को सही और प्रमुख ज्ञान को गलत साबित कर रही है।

सटीक वायरिंग

RSI सेरिबैलम में वायरिंग पैटर्न मस्तिष्क के तीन-चौथाई न्यूरॉन्स को 4-इंच लोब में केंद्रित करने के लिए सटीक रूप से व्यवस्थित और संकुचित किया जाता है। सेरिबैलम में मुख्य प्रकार का न्यूरॉन, जिसे पर्किनजे कोशिका कहा जाता है, फैन कोरल की तरह व्यापक रूप से शाखाबद्ध है, फिर भी चपटा और लगभग द्वि-आयामी है। पंखे के ब्लेड न्यूरॉन के डेंड्राइट हैं, जो आने वाले सिग्नल प्राप्त करते हैं। ये सपाट न्यूरॉन्स समानांतर में व्यवस्थित होते हैं, जैसे कि लाखों फैन कोरल एक दूसरे के ऊपर एक तंग बंडल में रखे गए हों। हजारों छोटे न्यूरॉन्स अक्षतंतु चलाते हैं - विद्युत आवेगों के लिए मस्तिष्क के संचरण केबल - डेन्ड्राइट के ढेर के माध्यम से लंबवत, एक करघे में धागे की तरह। प्रत्येक अक्षतंतु हजारों पुर्किंजे कोशिकाओं के डेंड्राइट से जुड़ता है।

इंटरकनेक्टिविटी का यह स्तर सेरिबैलम के 50 बिलियन न्यूरॉन्स को एकीकरण की आश्चर्यजनक क्षमता प्रदान करता है। सेरिबैलम के लिए अद्वितीय यह सर्किटरी, शरीर की गति को नियंत्रित करने के लिए इंद्रियों से आने वाले डेटा की भारी मात्रा को क्रंच कर सकती है। मंच पर छलांग लगाने वाली बैलेरीना की तरल गति के लिए सेरिबैलम को अंगों की बदलती स्थिति पर नज़र रखने, संतुलन बनाए रखने और उस स्थान का मानचित्रण करने के दौरान सभी इंद्रियों से जानकारी को तेजी से संसाधित करने की आवश्यकता होती है जिसके माध्यम से शरीर चल रहा है। सेरिबैलम सटीक समय के साथ मांसपेशियों को नियंत्रित करने के लिए उस गतिशील जानकारी का उपयोग करता है, और भावनाओं और प्रेरणा से प्रेरित होकर, सही सामाजिक संदर्भ में ऐसा करता है।

फियोरावंते और रूडोल्फ ने मुझे बताया कि तंत्रिका विज्ञानी अब यह महसूस कर रहे हैं कि सेरिबैलम में शक्तिशाली तंत्रिका सर्किटरी जो शरीर की गतिविधि के लिए जानकारी को एकीकृत करती है, उसे जटिल मानसिक प्रक्रियाओं और व्यवहारों को संभालने के लिए भी तैयार करती है।

"उदाहरण के लिए, अभी," संगोष्ठी शुरू होने से पहले जब हम बात कर रहे थे तो रूडोल्फ ने समझाया, "आप प्रश्न पूछते हैं, और हम उत्तर देते हैं। यह एक जटिल व्यवहार है।" उसे मेरे भाषण को समझने, प्रतिक्रिया तैयार करने और फिर शब्दों को उत्पन्न करने के लिए मांसपेशियों का उपयोग करने की आवश्यकता थी। उसे मेरी शारीरिक भाषा और अन्य सूक्ष्म संकेतों को भी समझना था। "उदाहरण के लिए, आप अभी सिर हिला रहे हैं, तो इससे मैं यह निष्कर्ष निकाल सकती हूं कि आप सुन रहे हैं और रुचि रखते हैं," उसने कहा।

मैंने पहले भाषण के लिए आवश्यक मोटर नियंत्रण की जटिलता की पूरी तरह से सराहना नहीं की थी। भौतिकता में न केवल जीभ और होठों की जटिल जिम्नास्टिक शामिल है - ध्वनि उत्पन्न करने के साथ-साथ पिच और मात्रा को समायोजित करने के लिए - बल्कि हावभाव भी शामिल है। हमारे शब्द समयबद्ध हैं ताकि हम दूसरे व्यक्ति के बारे में बात न करें, और वे सामाजिक संदर्भ के लिए विनियमित होते हैं: उचित भावना से प्रभावित होते हैं और प्रेरणा, विचार, प्रत्याशा और मनोदशा से प्रेरित होते हैं।

इन विविध कार्यों के समन्वय के लिए मस्तिष्क द्वारा किए जाने वाले लगभग हर काम पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है - हृदय गति और रक्तचाप के नियमन से लेकर, मस्तिष्क के गहरे क्षेत्रों में किया जाने वाला कार्य, संवेदी और भावनात्मक जानकारी का प्रसंस्करण, जो लिम्बिक प्रणाली द्वारा किया जाता है। इसमें प्रीफ्रंटल सेरेब्रल कॉर्टेक्स में समझ, निषेध और निर्णय लेने के उच्चतम-स्तरीय संज्ञानात्मक कार्यों में संलग्न होने की भी आवश्यकता होती है।

सेरिबैलम को ऐसा करने के लिए, इसमें ऐसे कनेक्शन होने चाहिए जो पूरे मस्तिष्क तक फैले हों। अब तक, इसके लिए सबूतों की कमी थी, लेकिन नई तकनीकें इन मार्गों को उजागर कर रही हैं।

संवेदी इनपुट का एक केंद्र

महज कुछ दशक पहले, जब न्यूरोएनाटोमिस्ट्स ने मस्तिष्क का मानचित्रण किया था, तो उन्हें सेरिबैलम से लेकर मस्तिष्क के उन क्षेत्रों तक कोई सीधा संबंध नहीं मिला था, जो भावना और अनुभूति को नियंत्रित करते हैं, जैसे कि लिम्बिक सिस्टम और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स। इससे उन्हें विश्वास हो गया कि सेरिबैलम कुछ हद तक अलग-थलग था और इन उच्च संज्ञानात्मक कार्यों में शामिल नहीं था। लेकिन जिस तरह डाकू वाहन बदलकर ट्रैकर से बच सकते हैं, उसी तरह तंत्रिका संकेत एक न्यूरॉन से दूसरे न्यूरॉन तक छलांग लगा सकते हैं। इस गुप्त कार्रवाई ने न्यूरोएनाटोमिस्टों को सेरिबैलम की राह से भटका दिया।

नई विधियों ने न्यूरोएनाटोमिस्टों को सेरिबैलम से रिले बिंदुओं तक उन मार्गों का पता लगाने में सक्षम बनाया है, जो पूरे मस्तिष्क में उनका अनुसरण करते हैं। उदाहरण के लिए, शोधकर्ता न्यूरॉन्स में रेबीज वायरस लगा सकते हैं, यह देखने के लिए कि वे किन अन्य न्यूरॉन्स से संपर्क करते हैं। उन्होंने आनुवंशिक रूप से फ्लोरोसेंट प्रोटीन को इंजीनियर किया है जो तंत्रिका आवेग के सक्रिय होने पर चमकने लगता है ताकि वे तंत्रिका सर्किट में यातायात के प्रवाह को देख सकें। वे न्यूरोनल ट्रैफ़िक द्वारा छोड़े गए पदचिह्नों को भी ट्रैक कर सकते हैं: जब एक न्यूरॉन सक्रिय होता है तो उत्पादित प्रोटीन की उपस्थिति एक विशिष्ट व्यवहार किए जाने पर तंत्रिका नेटवर्क में संचार करने वाली सभी कोशिकाओं की पहचान करने में मदद कर सकती है।

संगोष्ठी में, शोधकर्ताओं ने इन नए तरीकों से सामने आए आकर्षक नए निष्कर्षों की झड़ी लगा दी जो सेरिबैलम की उनकी विकसित समझ को प्रदर्शित करते हैं।

जेसिका वेरप्यूट एरिज़ोना स्टेट यूनिवर्सिटी के रिपोर्ट किए गए आंकड़ों में अनुमस्तिष्क कनेक्शन के जटिल और विस्तृत नेटवर्क का वर्णन किया गया है जो चूहों में पूरे मस्तिष्क में सक्रिय होते हैं जब वे सामाजिककरण करते हैं या भूलभुलैया से निपटना सीखते हैं।

रूडोल्फ ने प्रयोगों को साझा करते हुए दिखाया कि मातृ व्यवहार, अपने पिल्लों की देखभाल करने वाली मादा चूहों में अध्ययन किया गया, सेरिबैलम पर काम करने वाले हार्मोन, विशेष रूप से हार्मोन ऑक्सीटोसिन से प्रभावित था, जो मातृ संबंध को बढ़ावा देता है। जब यह तंत्र प्रयोगात्मक रूप से बाधित हो गया, तो माँ को अपने पिल्लों की कोई परवाह नहीं रही।

यी-मेई यांग मिनेसोटा विश्वविद्यालय ने दिखाया कि जब उसने कुछ अनुमस्तिष्क न्यूरॉन्स को बाधित किया, तो चूहों ने अपने पिंजरे में लाए गए अपरिचित चूहों से जुड़ने में रुचि खो दी। हालाँकि, उन्हें नवीन निर्जीव वस्तुओं के साथ बातचीत करने और याद रखने में कोई कठिनाई नहीं हुई। इसने जटिल सामाजिक-मान्यता स्मृति में कमी का संकेत दिया, जो ऑटिस्टिक लोगों के अनुभव के समान है।

वास्तव में, ऑटिस्टिक लोगों में सेरिबैलम अक्सर छोटा होता है, और एलेक्जेंड्रा बदुरा रॉटरडैम में इरास्मस यूनिवर्सिटी मेडिकल सेंटर ने नया डेटा प्रस्तुत किया है जिसमें बताया गया है कि सेरिबैलम ऑटिज़्म में शामिल है क्योंकि यह संवेदी इनपुट का केंद्र है, विशेष रूप से सामाजिक संदर्भों से संबंधित संकेतों के लिए।

यह नया शोध चूहों के अध्ययन से भी आगे जाता है। एंड्रियास थिएम जर्मनी में यूनिवर्सिटी हॉस्पिटल एसेन ने एक नया नैदानिक ​​​​परीक्षण प्रस्तुत किया जिसका उपयोग सेरेबेलर क्षति के कारण होने वाली भावनात्मक और संज्ञानात्मक हानि का सटीक निदान करने के लिए किया जाता है।

इन नए, अभूतपूर्व अध्ययनों से पता चलता है कि गति को नियंत्रित करने के अलावा, सेरिबैलम जटिल सामाजिक और भावनात्मक व्यवहार को नियंत्रित करता है। इस वैश्विक प्रभाव को प्राप्त करने के लिए, सेरिबैलम को पूरे मस्तिष्क में कनेक्शन के साथ एक डेटा-क्रंचिंग हब होना चाहिए। इसमें कोई आश्चर्य नहीं कि इसमें बहुत सारे न्यूरॉन्स हैं। इस उच्च-स्तरीय आदेश और नियंत्रण को अपने आप पूरा करने के लिए, वास्तव में, इसमें थोड़ा सा मस्तिष्क होना चाहिए।