चेन्नई:

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मानव मस्तिष्क जीवन के विभिन्न चरणों में, उसकी व्यक्तिगत कोशिकाओं तक कैसा दिखता है? क्या मस्तिष्क का विस्तृत नक्शा डॉक्टरों को बीमारियों को बेहतर ढंग से समझने, सर्जरी की योजना बनाने और अंततः अधिक प्रभावी उपचार विकसित करने में मदद कर सकता है?

आईआईटी मद्रास में सुधा गोपालकृष्णन ब्रेन सेंटर एक भ्रूण से लेकर 85 वर्षीय व्यक्ति तक के 100 मानव मस्तिष्कों के विस्तृत त्रि-आयामी मानचित्र बनाकर इन सवालों का जवाब देने की कोशिश कर रहा है।

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हाल ही में प्रधान मंत्री नरेंद्र मोदी द्वारा शुरू की गई इस परियोजना को जीवनकाल में पूरे मानव मस्तिष्क को सेलुलर रिज़ॉल्यूशन पर मैप करने के प्रयासों में वैश्विक स्तर पर पहली बार माना जा रहा है।

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मानव मस्तिष्क का एक त्रि-आयामी संदर्भ मानचित्र इसकी संरचनाओं और कोशिकाओं को दिखाएगा, वे कैसे व्यवस्थित हैं, और एक व्यक्ति के बढ़ने के साथ वे कैसे बदलते हैं।

सुधा गोपालकृष्णन ब्रेन सेंटर के प्रमुख प्रोफेसर मोहनशंकर शिवप्रकाशम ने एनडीटीवी को बताया, “आज, हमारे पास इस बात की विस्तृत जानकारी नहीं है कि मानव मस्तिष्क और इसकी संरचनाएं जीवन भर कैसी दिखती हैं।”

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उन्होंने कहा, “मस्तिष्क, अन्य अंगों के विपरीत, लगातार विकसित होता है। हमें एक मानचित्र की आवश्यकता है कि मस्तिष्क अलग-अलग उम्र में कैसा दिखता है। तभी हम इसे चिकित्सा में अनुवाद कर पाएंगे।”

आप मानव मस्तिष्क का मानचित्र कैसे बनाते हैं?

प्रक्रिया दान किए गए मस्तिष्क को फ्रीज करने से शुरू होती है ताकि इसे बहुत पतले वर्गों में काटा जा सके, प्रत्येक का आकार 10 से 20 माइक्रोन के बीच हो – मानव बाल की मोटाई का लगभग दसवां हिस्सा।

फिर प्रत्येक अनुभाग की छवि बनाई जाती है, और परिणामी जानकारी को एक विस्तृत 3डी मॉडल के रूप में मस्तिष्क के पुनर्निर्माण के लिए संयोजित किया जाता है।

शिवप्रकाशम के अनुसार, एक वयस्क मस्तिष्क 8,000 से 10,000 विभाजनों का उत्पादन कर सकता है, जबकि एक भ्रूण के मस्तिष्क को लगभग 3,000 विभाजनों और एक छोटे बच्चे के मस्तिष्क को लगभग 5,000 विभाजनों की आवश्यकता हो सकती है।

केंद्र ने इस प्रक्रिया को औद्योगिक पैमाने पर पूरा करने के लिए अपने स्वयं के उपकरणों और प्रणालियों को विकसित और अनुकूलित किया है।

“हमें एक ऐसी तकनीक की ज़रूरत है जो मस्तिष्क को बहुत पतले टुकड़ों में काट सके, प्रत्येक भाग की छवि बना सके और उसे एक बड़े 3डी मानचित्र के रूप में वापस रख सके,” उन्होंने समझाया।

पारंपरिक मस्तिष्क इमेजिंग के विपरीत, जो एक जीवित रोगी में मस्तिष्क का दृश्य प्रदान करता है, यह परियोजना सेलुलर रिज़ॉल्यूशन पर मस्तिष्क की भौतिक संरचना के विस्तृत संदर्भ मानचित्र स्थापित करने का प्रयास करती है।

एमआरआई स्कैन आम तौर पर मिलीमीटर पैमाने पर जानकारी प्रदान करता है। नए एटलस मस्तिष्क की सेलुलर वास्तुकला का एक बेहतर दृश्य प्रस्तुत करते हैं, संभावित रूप से उन विवरणों को प्रकट करते हैं जिन्हें पारंपरिक इमेजिंग हल नहीं कर सकती है।

मस्तिष्क भ्रूण से लेकर वृद्धावस्था तक का मानचित्र क्यों बनाता है?

परियोजना का उद्देश्य यह समझना है कि मानव मस्तिष्क की संरचना कैसे विकसित होती है, बदलती है और उम्र बढ़ती है।

भ्रूण का मस्तिष्क, बच्चे का मस्तिष्क और बुजुर्ग व्यक्ति का मस्तिष्क अपने संगठन और विकास में काफी भिन्न होते हैं। इन चरणों में संदर्भ मानचित्र बनाने से वैज्ञानिकों को यह पहचानने में मदद मिल सकती है कि अलग-अलग उम्र में क्या सामान्य है और बेहतर ढंग से समझ सकते हैं कि असामान्यताएं कहां और कैसे उभरती हैं।

केंद्र के मानचित्रों का पहला सेट, जिसे धरणी कहा जाता है, 2025 में जारी किया गया था। शिवप्रकाशम के अनुसार, भ्रूण के मस्तिष्क एटलस को अंतरराष्ट्रीय स्तर पर व्यापक रूप से उद्धृत किया गया है।

प्रोफेसर ने कहा कि केंद्र का इरादा अपने सभी मानचित्रों को सार्वजनिक रूप से उपलब्ध कराने का है, जिससे दुनिया भर के शोधकर्ताओं और चिकित्सा संस्थानों को उनका उपयोग करने की अनुमति मिल सके।

यह कार्य जीवन विज्ञान, चिकित्सा, इंजीनियरिंग, कंप्यूटिंग और कृत्रिम बुद्धिमत्ता – विषयों से लगभग 200 वैज्ञानिकों को एक साथ लाता है, जो परंपरागत रूप से अक्सर अलग-अलग साइलो में काम करते हैं।

विज्ञान की सबसे जटिल चुनौतियों में से एक से निपटने के लिए अंतःविषय कार्य की आवश्यकता का वर्णन करते हुए उन्होंने कहा, “तंत्रिका विज्ञान में, पूरी दुनिया पीछे है। आह्वान तंत्रिका विज्ञान और इंजीनियरिंग के चौराहे पर शोध करने का है।”

इस कार्य के महत्व को समझने का एक तरीका तंत्रिका विज्ञान की तुलना कार्डियोलॉजी से करना है।

हृदय की संरचना और कार्य की विस्तृत समझ के माध्यम से कार्डियोलॉजी और कार्डियक सर्जरी काफी उन्नत हो गई है। इस बीच, मस्तिष्क को बहुत कम समझा जाता है।

क्या मानचित्र मस्तिष्क रोगों के इलाज में मदद कर सकते हैं?

संभावित चिकित्सा अनुप्रयोग महत्वपूर्ण हैं, हालाँकि मानचित्र स्वयं चिकित्सीय नहीं हैं।

मस्तिष्क की संरचना की अधिक विस्तृत समझ शोधकर्ताओं को विकास संबंधी विकारों और स्ट्रोक से लेकर न्यूरोडीजेनेरेटिव बीमारियों तक की स्थितियों की जांच करने में मदद कर सकती है।

केंद्र आरएनए अनुक्रमण के माध्यम से विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों की आणविक विशेषताओं का भी अध्ययन कर रहा है। यह समझकर कि विशिष्ट क्षेत्रों में कौन सी आणविक प्रक्रियाएं संचालित होती हैं, वैज्ञानिक विभिन्न बीमारियों के खिलाफ दवा विकास के लिए संभावित लक्ष्यों की पहचान करने की उम्मीद करते हैं।

एटलस उन क्षेत्रों को समझने में मदद करने के लिए विस्तृत संरचनात्मक संदर्भ मानचित्र प्रदान करके न्यूरोसर्जनों की सहायता भी कर सकता है जिन पर वे काम करते हैं।

शिवप्रकाशम ने कहा, “अब हम सेलुलर स्तर पर विस्तार से मस्तिष्क के संदर्भ मानचित्र बनाने में सक्षम हैं।”

केंद्र अनुसंधान और इसके संभावित नैदानिक ​​​​अनुप्रयोगों को मजबूत करने के लिए सीएमसी वेल्लोर, केएमसी और स्वेता सहित 10 से अधिक चिकित्सा संस्थानों के साथ काम कर रहा है।

स्ट्रोक से प्रभावित मस्तिष्क का मानचित्रण

प्रधान मंत्री द्वारा उजागर किए गए प्रमुख विकासों में से एक सी-स्ट्रोक था, जिसे केंद्र ने स्ट्रोक से प्रभावित पूरे मानव मस्तिष्क का मानचित्रण करने वाला अपनी तरह का पहला एटलस बताया।

सी-स्ट्रोक शोधकर्ताओं को विभिन्न स्तरों पर और विभिन्न कोणों से पूरे मस्तिष्क के संदर्भ में प्रभावित क्षेत्र की जांच करने की अनुमति देता है।

प्रोफेसर ने कहा, “हमारे पास स्ट्रोक से प्रभावित क्षेत्र सहित किसी भी स्तर और कोण पर पूरे मानव मस्तिष्क का पूरा दृश्य है।”

यह जानकारी वैज्ञानिकों को अच्छे दवा लक्ष्यों की पहचान करने और यह बेहतर ढंग से समझने में मदद कर सकती है कि स्ट्रोक अलग-अलग लोगों को अलग-अलग तरीकों से क्यों प्रभावित करता है।

एआई, डेटा और महान महत्वाकांक्षा

प्रोफेसर के अनुसार, सेलुलर रिज़ॉल्यूशन पर पूरे मस्तिष्क की मैपिंग से भारी मात्रा में जानकारी उत्पन्न होती है – पेटाबाइट डेटा।

इसे प्रयोग योग्य बनाने के लिए, केंद्र ने एक विज़ुअलाइज़ेशन प्लेटफ़ॉर्म बनाया है जिसके माध्यम से शोधकर्ता मानचित्रों का पता लगा सकते हैं। उम्मीद की जाती है कि कृत्रिम बुद्धिमत्ता विभिन्न पैमानों पर डेटा की कल्पना करने, पैटर्न का पता लगाने, निष्कर्षों की पहचान करने और संरचना का विश्लेषण करने में भूमिका निभाएगी।

केंद्र ने एक एआई खोज सहायक भी विकसित किया है जो उपयोगकर्ताओं को प्रश्न पूछने की अनुमति देता है, जिससे उन्हें बड़ी मात्रा में जानकारी नेविगेट करने में मदद मिलती है।

शिवप्रकाशम ने कहा कि कई नोबेल पुरस्कार विजेताओं ने टिप्पणी की थी कि मंच में ऐसे काम का समर्थन करने की क्षमता है जिससे नोबेल पुरस्कार मिल सकता है।

हालाँकि, प्रोफेसर ने पुरस्कारों के बजाय वैज्ञानिक प्रभाव के संदर्भ में महत्वाकांक्षा को रेखांकित किया।

उन्होंने कहा, “हम विज्ञान को महत्वपूर्ण तरीके से आगे बढ़ाना चाहते हैं। अगर हम ऐसा करते हैं, तो बाकी चीजें भी अपने आप हो जाएंगी।”