মানব মস্তিষ্ক দুটি পৃথক অঙ্গ, নতুন স্ট্যানফোর্ড বিশ্ববিদ্যালয়ের গবেষণায় দেখা গেছে

স্ট্যানফোর্ড মেডিসিনের একটি দল আবিষ্কার করেছে যে মস্তিষ্ক দুটি প্রাচীন স্নায়ুতন্ত্রের সমন্বয়ে গঠিত যা বিভিন্ন অবস্থার চিকিৎসার জন্য মস্তিষ্কের কোষ বৃদ্ধির প্রচেষ্টাকে সহায়তা করতে পারে।

কয়েক দশক ধরে, গবেষকরা এই তত্ত্বে একমত হয়েছেন যে একটি একক পূর্বপুরুষ কোষ রয়েছে যা বিকাশের প্রথম দিকে পুরো মস্তিষ্কের জন্ম দেয়। এই মডেলটি পরামর্শ দিয়েছে যে মস্তিষ্কের সমস্ত অংশ একটি সাধারণ উন্নয়নমূলক উত্স ভাগ করে।

কিন্তু স্ট্যানফোর্ড মেডিসিনের নেতৃত্বে নতুন গবেষণা প্রকাশ করে যে আমরা যাকে মস্তিষ্ক বলি তা দুটি ভিন্ন অঙ্গ যা কয়েক মিলিয়ন বছর ধরে স্বাধীনভাবে বিবর্তিত হয়েছে।

নতুন গবেষণা দেখায় যে মানুষের মস্তিষ্ক দুটি প্রাচীন স্নায়ুতন্ত্রের সাথে চতুরভাবে একত্রিত করা হয়েছে। একটি হল আরও আদিম অংশ যা হৃদস্পন্দন, শ্বাস-প্রশ্বাস এবং অন্যান্য ফাংশন নিয়ন্ত্রণ করে এবং অন্যটি যা আমাদেরকে স্বতন্ত্রভাবে মানুষ করে তোলে, কবিতা, গণিত এবং আমাদের নিজস্ব উত্স নিয়ে প্রশ্ন তোলে।

ব্রেনস্টেম অবস্থা এবং সম্ভাব্য চিকিত্সার বিষয়ে গবেষণার অগ্রগতি

আবিষ্কারটি ব্যাখ্যা করতে সাহায্য করতে পারে কেন বিজ্ঞানীরা ল্যাবে নির্দিষ্ট ধরণের মস্তিষ্কের কোষ বৃদ্ধির জন্য কয়েক দশক ধরে সংগ্রাম করেছেন এবং মস্তিষ্ককে প্রভাবিত করে এমন বিধ্বংসী রোগের অধ্যয়ন করার জন্য নতুন পথ উন্মুক্ত করে, যেমন মেরুদণ্ডের পেশীর অ্যাট্রোফি (এসএমএ নামেও পরিচিত) এবং অ্যামিওট্রফিক ল্যাটারাল স্ক্লেরোসিস (এএলএস বা লু গেরিগস রোগ নামেও পরিচিত)।

ডেভেলপমেন্টাল বায়োলজির সহযোগী অধ্যাপক ডক্টর কাইল রো বলেন, “আমরা প্রথমবারের মতো দেখাই যে মস্তিষ্কের সামনের অংশটি মস্তিষ্কের পিছনের অংশের তুলনায় সম্পূর্ণ ভিন্ন বংশজাত কোষ থেকে বিকশিত হয়।” “আমাদের অনুসন্ধানের অর্থ হল আমরা পেট্রি ডিশে মস্তিষ্কের পিছনে, হিন্ডব্রেন থেকে নিউরন বৃদ্ধি করতে পারি এবং তাদের কার্যকারিতা অধ্যয়ন করতে পারি।”

জরিপ ফলাফল হল প্রাকৃতিক স্নায়ুবিজ্ঞান. লোহ সিনিয়র লেখক। স্নাতক ছাত্র ক্যারোলিন ডান্ডেস এবং রায়ান জোখাই এই গবেষণার সহ-প্রথম লেখক।

দুটি মস্তিষ্ক

প্রাপ্তবয়স্কদের মস্তিষ্কের তিনটি প্রধান অঞ্চল রয়েছে: অগ্রমগজ, মধ্যমগজ এবং পিছনের মস্তিষ্ক। ফোরব্রেন উচ্চতর ক্রম চিন্তাভাবনা প্রক্রিয়া করে, যেমন ভাষা, চেতনা এবং বিমূর্ত যুক্তি। বিপরীতে, মাথার খুলির পিছনে অবস্থিত এবং প্রায়শই ব্রেনস্টেম হিসাবে উল্লেখ করা হিন্ডব্রেন আমাদের জীবিত রাখার জন্য প্রয়োজনীয় স্বয়ংক্রিয় ফাংশনগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে, যেমন শ্বাস নেওয়া, ঘুমানো, হৃদস্পন্দন নিয়ন্ত্রণ করা এবং ক্ষুধার্ত আবেগ। হিন্ডব্রেন নিউরনগুলি মুখ, জিহ্বা এবং গলার পেশীগুলিকেও নিয়ন্ত্রণ করে, যা বক্তৃতা এবং গিলতে প্রভাবিত করে।

হিন্ডব্রেইনের গুরুত্ব সত্ত্বেও, বিজ্ঞানীরা গবেষণাগারে মানুষের হিন্ডব্রেন নিউরন তৈরি করতে কয়েক দশক ধরে সংগ্রাম করেছেন। এই ব্যবধানটি মস্তিষ্কের স্টেমকে প্রভাবিত করে এমন গুরুতর রোগের গবেষণাকে বাধাগ্রস্ত করেছে, যেমন স্পাইনাল পেশীবহুল অ্যাট্রোফি এবং অ্যামিওট্রফিক ল্যাটারাল স্ক্লেরোসিস।

এসএমএ হল 1 বছরের কম বয়সী শিশুদের মৃত্যুর প্রধান জেনেটিক কারণ। ALS প্রায়শই 40 থেকে 70 বছর বয়সের মধ্যে নির্ণয় করা হয় এবং ফোরব্রেন এবং হিন্ডব্রেন উভয়কেই প্রভাবিত করে। উভয় রোগেই, কিছু হিন্ডব্রেন নিউরন ধীরে ধীরে ব্যর্থ হয়, যার ফলে রোগীরা গিলতে সক্ষম হয় এবং ফুসফুসে খাবার বা তরল নিঃশ্বাস নেওয়া হলে নিউমোনিয়া হতে পারে। অবশেষে, রোগী শ্বাস নেওয়ার ক্ষমতা হারিয়ে ফেলে।

গবেষকদের অগ্রগতি ভ্রূণের বিকাশের প্রথম দিকের মুহুর্তগুলি অধ্যয়ন করে তৈরি করা হয়েছিল, গ্যাস্ট্রুলেশন নামক একটি পর্যায়, যখন শরীর প্রথম আকার নেয়। গজোকাই এবং ডান্ডেস আবিষ্কার করেছেন যে হিন্ডব্রেন একটি ভিন্ন বিকাশের পথ অনুসরণ করে, যে পথগুলি অগ্রমগজ এবং মধ্যমস্তিক গঠন করে তার থেকে শাখা না করে সমান্তরালভাবে চলে।

উন্নয়নশীল মাউস ভ্রূণ পরীক্ষা করে গবেষকরা এটি শিখেছেন

তারা দুটি স্বতন্ত্র মস্তিষ্কের পূর্বপুরুষ কোষ সনাক্ত করেছে। একজন Otx2 নামক একটি জিন প্রকাশ করে এবং এটি অগ্রমগজ এবং মধ্যমস্তিকের জন্য নির্ধারিত। অন্যটি Gbx2 নামক একটি জিন প্রকাশ করে, যা পশ্চাৎ মস্তিষ্ক গঠনে জড়িত। তারা দেখিয়েছে যে এই দুটি কোষের জনসংখ্যা কখনই ওভারল্যাপ হয় না। এগুলি বিকাশের প্রাথমিক পর্যায় থেকে পারস্পরিকভাবে একচেটিয়া।

দলটি তখন এই কোষগুলির মধ্যে ডিএনএ প্যাকেজিং বা ক্রোমাটিন দেখেছিল। ক্রোমাটিন হল কীভাবে কোষগুলি নির্ধারণ করে কোন জিনগুলি সহজে অ্যাক্সেসযোগ্য এবং কোন জিনগুলি একত্রিত এবং নাগালের বাইরে। তারা যা আবিষ্কার করেছে তা বিস্ময়কর। প্রোনিউরাল এক্টোডার্ম (ভবিষ্যত ফোরব্রেন এবং মিডব্রেন) এবং পোস্টেরিয়র নিউরোএক্টোডার্ম (ভবিষ্যত হিন্ডব্রেন) মৌলিকভাবে ভিন্ন ক্রোমাটিন সংগঠন রয়েছে। এই পার্থক্যগুলি মূলত প্রতিটি পূর্বপুরুষ কোষকে তার নিজস্ব ভাগ্যের মধ্যে আটকে রাখে, যেমন ভ্রমণকারীরা সমান্তরাল ট্র্যাকগুলিতে ভ্রমণ করে যা কখনও ছেদ করে না।

“হন্ডব্রেইন নিউরন তৈরির পূর্ববর্তী প্রচেষ্টাগুলি সম্ভবত ফোরব্রেন এবং মিডব্রেন প্রোজেনিটর কোষগুলিকে হিন্ডব্রেন কোষগুলিতে নির্দেশ করার চেষ্টা করেছিল, কিন্তু আমাদের গবেষণা দেখায় যে এটি সম্ভব নয়,” গজোকাজ বলেছেন।

আবিষ্কারটি এই ক্ষেত্রে কয়েক দশকের হতাশাকে ব্যাখ্যা করেছে যে বিজ্ঞানীরা এক প্রকারের পূর্বপুরুষ কোষকে অন্য প্রকারে পরিণত করার চেষ্টা করছেন যা মৌলিকভাবে অসম্ভব ছিল।

“স্টেম সেল জীববিজ্ঞানে, লোকেরা সর্বদা নিউরনের মতো চূড়ান্ত কোষের প্রকার তৈরিতে আচ্ছন্ন থাকে,” গজোকাজ বলেছেন। “কিন্তু ভ্রূণের বিকাশের প্রথম দিকে শুরু করা গুরুত্বপূর্ণ। সেই প্রারম্ভিক সময় বিন্দুতে সতর্ক মনোযোগ দেওয়ার মাধ্যমে, আমরা মস্তিষ্কের বিকাশে এই মৌলিক বিভাজনটি খুঁজে পেতে সক্ষম হয়েছি।”

হিন্ডব্রেন নিউরনের বৃদ্ধি

এই জ্ঞানের সাথে সজ্জিত, গবেষকরা প্রথম সফলভাবে মানব প্লুরিপোটেন্ট স্টেম সেল (এক ধরনের কোষ যা মানবদেহের সমস্ত কোষ তৈরি করতে পারে) ল্যাবে কার্যকরী হিন্ডব্রেন মোটর নিউরনে প্ররোচিত করে। এই ল্যাব-সৃষ্ট নিউরনগুলি আসল হিন্ডব্রেন কোষের সমস্ত বৈশিষ্ট্য দেখায়। তারা অ্যাকশন পটেনশিয়াল নামক বৈদ্যুতিক কার্যকলাপের তরঙ্গ প্রদর্শন করেছিল এবং প্রোটিন তৈরি করেছিল যা মুখের এবং গিলে ফেলার পেশীগুলিকে নিয়ন্ত্রণ করে এমন পিছনের মস্তিষ্কের অংশগুলিকে চিহ্নিত করে।

অবশেষে, গবেষকরা বিবর্তনীয় সময়ের 550 মিলিয়ন বছরেরও বেশি সময় ফিরে দেখেছেন। তারা মুরগির মধ্যে একই দ্বৈত-উৎস মস্তিষ্কের নিদর্শন খুঁজে পেয়েছে। জেব্রাফিশ এবং আশ্চর্যজনকভাবে, এখানে অ্যাকর্ন বাগ, ক্ষুদ্র প্রাণী যারা সমুদ্রের তলদেশে বাস করে এবং মানুষের সাথে দূরবর্তী সাধারণ পূর্বপুরুষ রয়েছে। জেলিফিশ, যা প্রায় 600 থেকে 700 মিলিয়ন বছর আগে মানুষের থেকে বিচ্ছিন্ন হয়েছিল, তাদের দেহের প্রতিটি প্রান্তে দুটি স্নায়ুতন্ত্র রয়েছে।

“আমাদের অধ্যয়ন পরামর্শ দেয় যে বিবর্তন দুটি প্রাক-বিদ্যমান নিউরাল সিস্টেম অর্জন করেছে এবং তাদের স্থানিকভাবে একসাথে ঠেলে দিয়েছে,” লো বলেছেন। “সম্ভবত মস্তিষ্ককে একটি অঙ্গ হিসাবে রাখা আরও কার্যকর হবে, তবে আমরা মস্তিষ্ককে দুটি পৃথক অংশ হিসাবে তৈরি করার এই আদিম পদ্ধতির উপর নির্ভর করি।”

“আমাদের অনুসন্ধানগুলি আশ্চর্যজনক ছিল কারণ ‘মস্তিষ্ক’ শব্দটি সম্ভবত একটি একক উত্স সহ একটি অবিচ্ছিন্ন অঙ্গের পরামর্শ দেয়,” গজোকাজ বলেছিলেন। “তবে 500 মিলিয়ন বছর আগেও, আমাদের এই পৃথক স্নায়ুতন্ত্র ছিল, এবং এখন তারা প্রায় এক হিসাবে কাজ করে, যা বেশ আশ্চর্যজনক।”

এই গবেষণার SMA, ALS, এবং অন্যান্য রোগের চিকিত্সার গবেষণার জন্যও প্রভাব রয়েছে যা ব্রেনস্টেমকে প্রভাবিত করে। এখন অবধি, বিজ্ঞানীদের পক্ষে এই রোগগুলি অধ্যয়ন করা প্রায় অসম্ভব কারণ তারা জীবিত রোগীদের থেকে ব্রেনস্টেম টিস্যু পেতে পারে না। একটি থালায় এই নিউরনগুলি বৃদ্ধি করতে সক্ষম হওয়া কী ঘটছে তা বোঝার জন্য নতুন সম্ভাবনা উন্মুক্ত করে। এমনকি স্থূলতার চিকিত্সার সাথে একটি অপ্রত্যাশিত সংযোগ রয়েছে। হিন্ডব্রেইনে সার্কিট থাকে যা ক্ষুধা নিয়ন্ত্রণ করে এবং সেমাগ্লুটাইডের মতো ওজন কমানোর ওষুধ ঠিক এইভাবে কাজ করে।

গবেষকরা স্পাইনাল কর্ডের উন্নয়নমূলক উত্স নির্ধারণের জন্য তাদের কাজ প্রসারিত করার আশা করছেন এবং ঠিক কীভাবে SMA এবং ALS হিন্ডব্রেন নিউরনের কাজকে ক্ষতিগ্রস্ত করে তা শিখবেন।

“আমাদের কাছে এখন এই ধ্বংসাত্মক রোগগুলিকে আরও ভালভাবে বোঝার এবং তাদের জন্য পুনর্জন্মমূলক থেরাপির দিকে কাজ করার জন্য একটি মডেল রয়েছে,” গজোকাজ বলেছেন। “মস্তিষ্ক গবেষণায় এটি একটি খুব উত্তেজনাপূর্ণ নতুন সীমান্ত।”

ক্যালিফোর্নিয়া ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজি এবং ইউনিভার্সিটি অফ ক্যালিফোর্নিয়া, সান ফ্রান্সিসকোর গবেষকরা গবেষণায় অবদান রেখেছেন।