छोटी, लचीली स्पाइनल जांच प्रणाली के परिणामस्वरूप बेहतर उपचार होते हैं: अध्ययन

टेक्सास (एएनआई): रीढ़ की हड्डी तक पहुंचना और उसका अध्ययन करना मस्तिष्क के साथ ऐसा करने की तुलना में अधिक चुनौतीपूर्ण है। अपनी गतिशीलता और शारीरिक संरचना के कारण यह सटीक रूप से बताना चुनौतीपूर्ण रहा है कि यह कैसा व्यवहार करता है।

नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ ने राइस यूनिवर्सिटी के इंजीनियरों को रीढ़ की हड्डी में उपयोग के लिए नैनोइलेक्ट्रॉनिक थ्रेड्स या नेट की एक श्रृंखला को अनुकूलित करने के लिए USD6.25 मिलियन, चार साल के अनुदान से सम्मानित किया है। मस्तिष्क में न्यूरॉन्स से उच्च-निष्ठा, दीर्घकालिक डेटा एकत्र करने के लिए नेट का पहले से ही सफलतापूर्वक उपयोग किया जा रहा है।

न्यूरोनल गतिविधि को रिकॉर्ड करने के अलावा, NET जांच नियंत्रित तरीके से आस-पास के न्यूरॉन्स को उत्तेजित कर सकती है। एनईटी को अधिक महत्वपूर्ण डेटा-प्रोसेसिंग सिस्टम में शामिल करके, राइस न्यूरोइंजीनियर भी नेट की कार्यात्मक बैंडविड्थ को अधिकतम करने की उम्मीद करते हैं।

नया उपकरण चोटों और अन्य संबंधित चिकित्सा स्थितियों वाले रोगियों को नई आशा प्रदान कर सकता है और साथ ही रीढ़ की हड्डी के कार्य के रहस्यों को खोलने में तंत्रिका वैज्ञानिकों की सहायता कर सकता है।

“अब तक, हमें इस बात की अच्छी समझ नहीं है कि रीढ़ की हड्डी में न्यूरॉन्स वास्तव में कैसे काम करते हैं,” अनुदान के प्रमुख अन्वेषक और इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग और न्यूरोइंजीनियरिंग के एसोसिएट प्रोफेसर चोंग झी ने कहा।

उदाहरण के लिए, यदि आप अपनी भुजाएँ हिलाते हैं या घूमते हैं, तो आपके मस्तिष्क में इरादा होता है और मांसपेशियाँ ठीक उसी तरह काम करती हैं जैसा आप चाहते हैं। प्रत्येक मांसपेशी की विशिष्ट गतियों में प्रारंभिक इरादे का यह रूपांतरण रीढ़ की हड्डी में संचालित और कार्यान्वित किया जाता है, जहां कई, कई न्यूरॉन्स से युक्त सर्किट इस कार्य को पूरा करने के लिए जिम्मेदार होते हैं। लेकिन हम ठीक से नहीं जानते कि यह कैसे हासिल किया जाता है।”

मस्तिष्क में न्यूरोनल गतिविधि को ट्रैक करने के लिए इलेक्ट्रोड का उपयोग करने से न्यूरोवैज्ञानिकों को मस्तिष्क की कार्यप्रणाली के बारे में बहुत कुछ सीखने में मदद मिली है।

Xie और सहयोगियों द्वारा विकसित लचीली NET जांच मस्तिष्क के ऊतकों के साथ सहजता से एकीकृत होती है और जब मस्तिष्क में व्यक्तिगत न्यूरॉन्स से विद्युत जानकारी रिकॉर्ड करने के लिए उपयोग की जाती है तो कठोर जांच से बेहतर प्रदर्शन करती है।

प्रारंभिक परीक्षणों से पता चला है कि NET जांच चूहों की रीढ़ की हड्डी के न्यूरॉन्स से उच्च-गुणवत्ता, लंबी अवधि की रिकॉर्डिंग प्राप्त कर सकती है।

हालाँकि, वैज्ञानिक रीढ़ की हड्डी की विशिष्ट संरचनात्मक और कार्यात्मक मांगों के लिए एनईटी को और अधिक अनुकूलित करने का इरादा रखते हैं।

मस्तिष्क में, न्यूरॉन्स, या ग्रे मैटर और तंत्रिका तंतुओं के बंडलों का वितरण, जिन्हें सफेद पदार्थ के रूप में जाना जाता है, रीढ़ की हड्डी की शारीरिक रचना के बिल्कुल विपरीत है।

इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर और अनुदान पर सह-अन्वेषक लैन लुआन ने कहा, “हम आम तौर पर इसे रीढ़ की हड्डी के ‘अंदर-बाहर शरीर रचना विज्ञान’ के रूप में संदर्भित करते हैं।” “मस्तिष्क की बाहरी परत ⎯ ग्रे मैटर ⎯ वह जगह है जहां न्यूरॉन्स होते हैं, जबकि सफेद पदार्थ नामक फाइबर आंतरिक भाग में होते हैं। रीढ़ की हड्डी में, सफेद पदार्थ या तंतु बाहरी तरफ होते हैं, जो न्यूरॉन्स की रक्षा करते हैं। इससे उन न्यूरॉन्स तक पहुंच अधिक चुनौतीपूर्ण हो जाती है।”

बेहतर पहुंच सुनिश्चित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक जांच डिज़ाइन विकसित करने की योजना बनाई है जो रीढ़ की हड्डी के विभिन्न स्थानों पर प्रत्यारोपित करने के लिए काफी छोटा है, फिर भी इसमें अधिक गहराई कवरेज और रीढ़ की हड्डी के क्रॉस-सेक्शन में न्यूरॉन्स से डेटा कैप्चर करने के लिए पर्याप्त चैनल हैं।

एक अन्य लक्ष्य जांच को उनके रिकॉर्डिंग फ़ंक्शन के अलावा उत्तेजना क्षमताओं से लैस करना है।

लुआन ने कहा, “इलेक्ट्रोड दोनों काम कर सकता है।” “इसकी प्रत्यक्ष स्वास्थ्य प्रासंगिकता है क्योंकि, रीढ़ की हड्डी की चोट या अन्य प्रकार की चोटों वाले रोगियों के लिए, उत्तेजना ठीक मोटर नियंत्रण को बहाल करने का एक तरीका हो सकता है। ऐसी कई सफल प्रौद्योगिकियाँ हैं जो प्रदर्शित करती हैं कि नाल में उत्तेजना स्थानीय गतियों को बहाल कर सकती है। लेकिन बेहतर मोटर नियंत्रण को प्रभावित करने के लिए, हमारा मानना है कि हमें कॉर्ड के अंदर जाने की जरूरत है और इस उत्तेजना को लागू करने के लिए अधिक पहुंच और सटीकता होनी चाहिए।

रीढ़ की हड्डी दर्द प्रक्रियाओं में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, इसलिए यह पहचानना कि कौन से रीढ़ की हड्डी के न्यूरॉन्स सीधे दर्द-संकेत रिले से जुड़े हैं, बेहतर दर्द-प्रबंधन उपचारों का द्वार खोल सकते हैं।

ज़ी ने कहा, “दर्द की जानकारी संसाधित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाने वाले विशिष्ट प्रकार के स्पाइनल न्यूरॉन्स की पहचान करने से संभावित रूप से उन कोशिकाओं को लक्षित करने वाली दवाओं के विकास को सक्षम किया जा सकता है।” “या शायद हम उन न्यूरॉन्स को उत्तेजित करने और उनकी गतिविधि को नियंत्रित करने के लिए इलेक्ट्रोड का उपयोग कर सकते हैं ताकि वे मस्तिष्क को दर्द संकेत न दें।”

वैज्ञानिकों की योजना न केवल जांच डिज़ाइन को अनुकूलित करने की है, बल्कि स्पाइनल एनईटी को एक अत्यंत लघु, एकीकृत डेटा-प्रोसेसिंग और उत्तेजना-प्रतिक्रिया प्रणाली में शामिल करने की भी है।

प्रौद्योगिकी विकसित करने के अलावा, ज़ी, लुआन और उनकी टीम ने Pfaff लैब के साथ साझेदारी की है