Nature में एक बहुत ही रोचक शोधपत्र प्रकाशित हुआ है, इसलिए मैं उसका परिचय देना चाहता हूँ।
A somato-cognitive action network alternates with effector regions in motor cortex - Nature
संक्षेप में समझाएं तो..
क्या आप मस्तिष्क मानचित्र जानते हैं?
यह कुछ ऐसा होता है।
यह शोधपत्र बताता है कि वास्तविकता इस मानचित्र जितनी सरल नहीं है; ऐसे भी हिस्से हैं जो विभिन्न अन्य महत्वपूर्ण नेटवर्कों के साथ समन्वय करते हैं।
यह शोधपत्र इस पारंपरिक दृष्टिकोण को चुनौती देता है कि मोटर कॉर्टेक्स एक सतत सोमैटोटोपिक होमंकुलस है, और यह सुझाव देता है कि मोटर कॉर्टेक्स को सोमैटो-कॉग्निटिव एक्शन नेटवर्क (SCAN) द्वारा विभाजित किया गया है, जो संपूर्ण-शरीर क्रिया योजना के लिए एक प्रणाली है। यह सुझाव दिया गया कि इंटर-इफेक्टर क्षेत्र कॉर्टिकल मोटाई में कमी दिखाते हैं और एक-दूसरे से तथा क्रिया एवं शारीरिक नियंत्रण के लिए आवश्यक सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क (CON) से कार्यात्मक रूप से जुड़े होते हैं।
शब्दों की व्याख्या
सोमैटो-कॉग्निटिव एक्शन नेटवर्क (SCAN) क्या है
सोमैटिक कॉग्निटिव एफेक्टिव नेटवर्क (Somatic Cognitive Affective Network, SCAN) मस्तिष्क के कार्यात्मक नेटवर्कों में से एक है और यह दैहिक, संज्ञानात्मक तथा भावनात्मक प्रसंस्करण में शामिल होता है। यह नेटवर्क प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स, सिंगुलेट कॉर्टेक्स, अग्र टेम्पोरल कॉर्टेक्स, मध्य फ्रंटल कॉर्टेक्स, डोर्सोलेटरल प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स और टेम्पोरल पोल जैसे मस्तिष्क क्षेत्रों से बना है।
सोमैटिक कॉग्निटिव एफेक्टिव नेटवर्क (Somatic Cognitive Affective Network, SCAN) मस्तिष्क के कार्यात्मक नेटवर्कों में से एक है और यह दैहिक, संज्ञानात्मक तथा भावनात्मक प्रसंस्करण में शामिल होता है। यह नेटवर्क प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स, सिंगुलेट कॉर्टेक्स, अग्र टेम्पोरल कॉर्टेक्स, मध्य फ्रंटल कॉर्टेक्स, डोर्सोलेटरल प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स और टेम्पोरल पोल जैसे मस्तिष्क क्षेत्रों से बना है।
सोमैटो-कॉग्निटिव एक्शन नेटवर्क भावनात्मक और शारीरिक संवेदी जानकारी को संज्ञानात्मक प्रसंस्करण से जोड़ने की भूमिका निभाता है, और आत्म-जागरूकता, दूसरों की समझ तथा सामाजिक संज्ञान जैसी उच्च-स्तरीय क्रियाओं का समर्थन करता है। यह नेटवर्क तनाव प्रतिक्रिया, आत्म-नियमन और निर्णय-निर्माण में भी शामिल होता है, तथा मानसिक स्वास्थ्य और अनुकूलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क (CON) क्या है
सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क (Cingulo-Opercular Network, CON) मस्तिष्क के कार्यात्मक नेटवर्कों में से एक है और यह संज्ञानात्मक नियंत्रण तथा ध्यान नियमन में शामिल होता है। यह नेटवर्क अग्र सिंगुलेट गाइरस, पश्च सिंगुलेट गाइरस, प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स, अग्र इन्सुलर कॉर्टेक्स और फ्रंटल आई फील्ड जैसे मस्तिष्क क्षेत्रों से बना है।
सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क संज्ञानात्मक कार्यों को करते समय ध्यान बनाए रखने, कार्यों के प्रति अनुकूलन, त्रुटियों का पता लगाने एवं सुधार, और निर्णय-निर्माण की प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। इस नेटवर्क में उच्च प्रमुखता (salience) वाले उद्दीपनों की ओर ध्यान आकर्षित करने का कार्य भी होता है, और यह बाहरी वातावरण तथा आंतरिक अवस्थाओं से प्राप्त जानकारी को चयनात्मक रूप से प्रसंस्कृत कर सकता है।
हाल के तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान से यह स्पष्ट हुआ है कि सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क का कार्य ध्यान अभाव अति-सक्रियता विकार (ADHD), सिज़ोफ्रेनिया और अवसाद जैसे मानसिक रोगों से संबंधित है। इस नेटवर्क पर अनुसंधान से इन रोगों की समझ और उनके उपचार विधियों के विकास में योगदान की अपेक्षा है।
functional MRI क्या है
कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) मस्तिष्क की गतिविधि को गैर-आक्रामक रूप से देखने के लिए चिकित्सा इमेजिंग नैदानिक तकनीकों में से एक है। यह तकनीक एक विशेष चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग उपकरण का उपयोग करके रक्त में ऑक्सीजन सांद्रता के परिवर्तनों को मापकर मस्तिष्क की गतिविधि को अप्रत्यक्ष रूप से देखती है।
जब मस्तिष्क सक्रिय होता है, तो उस क्षेत्र में रक्त एकत्रित होता है। इस समय ऑक्सीजन सांद्रता भी बदलती है, इसलिए fMRI मस्तिष्क में ऑक्सीजन सांद्रता के परिवर्तनों को देखकर मस्तिष्क की गतिविधि का अनुमान लगा सकता है। fMRI का उपयोग मानसिक एवं तंत्रिका संबंधी रोगों सहित कई रोगों के निदान और उपचार में किया जाता है।
विषयों से विशिष्ट कार्य कराकर, fMRI मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों की गतिविधि को देख सकता है। उदाहरण के लिए, जब कोई विषय कोई गणितीय समस्या हल करता है, तो गणित से संबंधित क्षेत्रों की गतिविधि देखी जाती है। साथ ही, जब किसी विषय को दृश्य उद्दीपन दिया जाता है, तो दृश्य जानकारी प्रसंस्कृत करने वाले क्षेत्रों की गतिविधि देखी जाती है।
चूँकि fMRI मस्तिष्क की गतिविधि को गैर-आक्रामक रूप से देख सकता है, इसलिए इसका उपयोग तंत्रिका विज्ञान और तंत्रिका शल्य-चिकित्सा जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है।
प्रयोग कैसे किया गया?
इस शोधपत्र में प्रयुक्त विधियों में मानव मोटर कॉर्टेक्स के ऊतक की जाँच के लिए सटीक कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) शामिल है। इस अध्ययन में निष्कर्षों को सत्यापित करने के लिए संरचनात्मक संयोजकता अध्ययन, गैर-मानव प्राइमेट उद्दीपन अध्ययन, और मोटर एवं व्यवहारात्मक fMRI कार्यों की एक श्रृंखला का भी उपयोग किया गया। इसके अलावा, इस अध्ययन में इंटर-इफेक्टर प्रणाली के अंतर-प्रजाति समजात तथा विकासात्मक पूर्ववर्तियों का विश्लेषण करने के लिए तीन सबसे बड़े fMRI डेटासेट के साथ-साथ मकाक और बच्चों (नवजात, शिशु, बच्चे) के सटीक fMRI डेटासेट के डेटा का उपयोग किया गया।
क्या परिणाम प्राप्त हुए?
इस शोधपत्र के परिणाम सुझाव देते हैं कि मोटर कॉर्टेक्स को एक सतत दैहिक होमंकुलस के रूप में देखने का पारंपरिक दृष्टिकोण अपूर्ण है। इस अध्ययन में पाया गया कि मोटर कॉर्टेक्स में रुक-रुक कर इंटर-इफेक्टर क्षेत्र बनते हैं, जो कॉर्टिकल मोटाई में कमी दिखाते हैं और एक-दूसरे से तथा सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क (CON) से प्रबल कार्यात्मक संयोजकता प्रदर्शित करते हैं। यह सुझाव दिया गया है कि ये इंटर-इफेक्टर क्षेत्र संपूर्ण-शरीर क्रिया योजना प्रणाली, यानी सोमैटो-कॉग्निटिव एक्शन नेटवर्क (SCAN), का हिस्सा हैं। इस अध्ययन में इफेक्टर-विशिष्ट (पैर, हाथ, मुँह) क्षेत्रों और CON से जुड़े इंटर-इफेक्टर क्षेत्रों द्वारा विभाजित संकेंद्रित इफेक्टर सोमैटोग्राफी के अस्तित्व की भी पुष्टि की गई।
इफेक्टर सोमैटोग्राफी क्या है,
इफेक्टर सोमैटोग्राफी (effector somatography) एक ऐसी तकनीक है जो मोटर न्यूरॉनों के विसर्जन पैटर्न को रिकॉर्ड करती है और मांसपेशियों तथा अन्य इफेक्टरों की गतिविधि को दृश्यमान बनाती है। इस तकनीक का उपयोग मस्तिष्क और तंत्रिका तंत्र की गतिविधि को समझने के लिए एक महत्वपूर्ण साधन के रूप में किया जाता है।
इफेक्टर सोमैटोग्राफी मोटर न्यूरॉनों की विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करके मांसपेशियों के संकुचन पैटर्न को देख सकती है। इस तकनीक का उपयोग मांसपेशी संकुचन पैटर्न, इलेक्ट्रोमायोग्राम की विशेषताओं और मोटर न्यूरॉनों की रोग-संबंधी असामान्यताओं की जाँच के लिए किया जाता है।
इफेक्टर सोमैटोग्राफी का उपयोग मस्तिष्क एवं तंत्रिका तंत्र रोगों के निदान और उपचार, मोटर अधिगम तथा खेल विज्ञान जैसे क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है। इसके अलावा, इसे कृत्रिम इफेक्टरों के नियंत्रण, जैसे कृत्रिम अंगों और रोबोटों के विकास में भी लागू किया जाता है।
इस अध्ययन की सीमाएँ क्या हैं?
इस शोधपत्र की कई सीमाएँ हैं, जिनमें यह तथ्य शामिल है कि इस अध्ययन में केवल fMRI विधि का उपयोग किया गया और प्रत्यक्ष कॉर्टिकल उद्दीपन जैसी अन्य तकनीकों का उपयोग करके मोटर कॉर्टेक्स की जाँच नहीं की गई। इसके अलावा, इस अध्ययन में इंटर-इफेक्टर क्षेत्रों के कार्यात्मक महत्व और सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क (CON) से उनकी संयोजकता की जाँच नहीं की गई। अंत में, इस अध्ययन में गति विकारों के संबंध में इंटर-इफेक्टर क्षेत्रों की भूमिका की जाँच नहीं की गई।
इस अध्ययन का भविष्य क्या है?
यह शोधपत्र भविष्य के अनुसंधान के लिए कई दिशाएँ प्रस्तावित करता है, जैसे इंटर-इफेक्टर क्षेत्रों के कार्यात्मक महत्व, सिंगुलो-ऑपरकुलर नेटवर्क (CON) से उनकी संयोजकता, और गति विकारों के संबंध में उनकी भूमिका की जाँच करना। यह अध्ययन इंटर-इफेक्टर प्रणाली के विकासात्मक पथ और मोटर क्षमताओं के विकास के बीच संबंध की जाँच का भी सुझाव देता है। अंत में, यह अध्ययन इंटर-इफेक्टर प्रणाली और क्रिया योजना एवं निष्पादन में शामिल अन्य मस्तिष्क नेटवर्कों के बीच संबंध की जाँच का सुझाव देता है।
विचार
वह मस्तिष्क मानचित्र जिसे हर चिकित्सा छात्र ने देखा है। विशेष रूप से मैं सोचता था कि प्राथमिक मोटर कॉर्टेक्स केवल गति में विशेषीकृत एक क्षेत्र है। नई प्रौद्योगिकी के विकास के साथ, नया ज्ञान प्राप्त होता रहता है। यद्यपि यह विज्ञान की प्रगति का सामान्य क्रम है, मुझे लगा कि जिन बातों को समझा हुआ माना जाता है, उन पर निरंतर संदेह करना और उन्हें शोध विषय बनाना सचमुच चुनौतीपूर्ण है, फिर भी रोमांचक है।
अंग्रेज़ी सारांश
A somato-cognitive action network alternates with effector regions in motor cortex
Motor cortex(M1) has been thought to form a continuous somatotopic homunculus extending down to the precentral gyrus from foot to face representations, despite evidence for concentric functional zones and maps of complex actions, Here, using precision functional magnetic resonance images (fMRI) methods, we find that the classic homunculus is interrupted by regions with distinct connectivity structure and function, alternating with effector-specific (foot, hand and mouth) area. These inter-effector regions exhibit decreased cortical thickness and strong functional connectivity to each other, as well as to the cingulo-opercular network (CON), critical for action and physiological control, arousal, errors, and pain.This interdigitation of action control-linked and motor effect regions was verified in the three largest fMRI datasets. Macaque and pediatric (newborn, infant and child) precision fMRI suggested cross-species homologues and developmental precursors of the inter-effectors lacked movement specificity and co-activated during action planning (coordination of hands and feet) and axial body movement (such as of the abdomen or eyebrows). These results, together with previous studies demonstrating stimulation-evoked complex actions and connectivity to internal organs such as the adrenal medulla, suggest that M1 is punctuated by a system for whole-body action planning, the somato-cognitive action network (SCAN) In M1, two parallel system intertwine, forming an integrate-isolate pattern: effector-specific regions (foot, hand and mouth) for isolating fine motor control and the SCAN for integrating goals, physiology and body movement.
2.09305556
मूल लेख कहाँ से प्राप्त करें
A somato-cognitive action network alternates with effector regions in motor cortex - Nature