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जयपुर

वैज्ञानिकों को मिले इंसानी दिमाग के छोटे से नमूने में 57,000 कोशिकाएं और 150 मीटर तंत्रिका कनेक्शन

हार्वर्ड के शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क की संरचना का विश्लेषण किया है

जयपुरMay 12, 2024 / 06:09 pm

Shalini Agarwal

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A machine-learning algorithm traced the paths of neurons and other cells

जयपुर। वैज्ञानिकों ने मानव मस्तिष्क के एक टुकड़े के लिए एक वायरिंग आरेख का पुनर्निर्माण किया है, जिससे ब्रह्मांड में सबसे परिष्कृत वस्तु के रूप में कई नई विचित्रताओं और जटिलताओं का पता चलता है। हार्वर्ड के शोधकर्ताओं ने मिर्गी की सर्जरी कराने वाली 45 वर्षीय महिला के कॉर्टेक्स से निकाले गए स्वस्थ ऊतक के एक टुकड़े में तंत्रिका सर्किटरी, कनेक्शन, सहायक कोशिकाओं और रक्त की आपूर्ति को मैप करने के लिए गूगल में मशीन लर्निंग के विशेषज्ञों के साथ मिलकर काम किया। मस्तिष्क का झुरमुट मात्र एक घन मिलीमीटर ऊतक के बराबर था, लेकिन वायरिंग का काम करना अभी भी टीम के लिए एक बड़ा काम था। नमूने के 5,000 से अधिक स्लाइस की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियों से 57,000 व्यक्तिगत कोशिकाएं, 150 मीटर तंत्रिका कनेक्शन और 23 सेमी रक्त वाहिकाएं सामने आईं। हार्वर्ड में मॉलिक्युलर और सेलुलर जीवविज्ञान के प्रोफेसर जेफ लिक्टमैन ने कहा, “इस शोध का उद्देश्य जीवविज्ञान के इस सबसे रहस्यमय टुकड़े का उच्च रिज़ॉल्यूशन दृश्य प्राप्त करना था, जिसे हम में से सभी अपने कंधों पर लेकर घूम रहे हैं।” “हमने इसे पहले नहीं किया इसका कारण यह है कि यह बहुत चुनौतीपूर्ण है। ऐसा करना सचमुच बहुत कठिन था।”
पता लगाया कोशिकाओं के पथ का

ऊतक को मानव बाल की चौड़ाई से 1,000 गुना से भी कम पतले वेफर्स में काटने के बाद, शोधकर्ताओं ने नैनोस्केल या एक मिलीमीटर के हजारवें हिस्से तक मस्तिष्क संरचना के विवरण को पकड़ने के लिए प्रत्येक की इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोप छवियां लीं। फिर एक मशीन-लर्निंग एल्गोरिदम ने अलग-अलग वर्गों के माध्यम से न्यूरॉन्स और अन्य कोशिकाओं के पथ का पता लगाया। छवियों में 1.4 पेटाबाइट डेटा शामिल है, जो 14,000 पूर्ण लंबाई, 4के रिज़ॉल्यूशन वाली फिल्मों के बराबर है। लिक्टमैन ने कहा, “हमें इस डेटासेट में कई चीजें मिलीं जो किताबों में नहीं हैं।” “हम उन चीजों को नहीं समझते हैं, लेकिन मैं आपको बता सकता हूं कि वे सुझाव देते हैं कि जो हम पहले से जानते हैं और जो हमें जानने की जरूरत है, उसके बीच एक अंतर है।” अध्ययन में यह भी पता लगा है कि तथाकथित पिरामिड न्यूरॉन्स, जिनके आधारों से डेंड्राइट नामक बड़ी शाखाएं निकलती हैं, ने एक अजीब समरूपता प्रदर्शित की, जिसमें कुछ आगे की ओर और अन्य पीछे की ओर थे। अन्य छवियों में अक्षतंतु(एक्सोन्स) के गुंथे हुए चक्र दिखाई दिए, पतले तंतु जो एक मस्तिष्क कोशिका से दूसरे तक संकेत ले जाते हैं।
कोशिकाओं से मजबूत संबंध

मैप से ऐसे दुर्लभ उदाहरण भी सामने आए जहां न्यूरॉन्स ने अन्य कोशिकाओं के साथ बेहद मजबूत संबंध बनाए। मस्तिष्क के ऊतकों की पूरी गांठ में, 96% से अधिक अक्षतंतु लक्ष्य कोशिका के साथ केवल एक संबंध बनाते हैं, जबकि 3% दो संबंध बनाते हैं। लेकिन मुट्ठी भर लोगों ने पास की सेल से दसियों कनेक्शन बनाए, और एक मामले में तो 50 से भी ज्यादा। विवरण साइंस जर्नल में प्रकाशित हैं।
इसलिए होती है शून्य विचार की आवश्यकता

लिक्टमैन ने अनुमान लगाया कि इस तरह के मजबूत कनेक्शन यह समझाने में मदद कर सकते हैं कि कैसे अच्छी तरह से सीखे गए व्यवहार में – जैसे कि एक्सीलेटर से अपना पैर हटाना और लाल बत्ती पर ब्रेक लगाना – पर्याप्त अभ्यास के बाद लगभग शून्य विचार की आवश्यकता होती है। उन्होंने कहा, “मुझे लगता है कि ये शक्तिशाली कनेक्शन सीखी गई जानकारी की प्रणाली का हिस्सा हो सकते हैं और सीखना मस्तिष्क में कैसा दिखता है,”।

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