वैज्ञानिकों ने चूहों और मनुष्यों के मस्तिष्क की उम्र बढ़ने के बीच आश्चर्यजनक समानता पाई

यदि आप किसी एंटी-एजिंग शोधकर्ता से उसके क्षेत्र की सबसे बड़ी आलोचना पूछेंगे, तो मानक उत्तर होगा: "अधिकांश शोध चूहों पर किया जाता है, और चूहे मनुष्य नहीं हैं"। रैपामाइसिन ने विभिन्न प्रयोगों में चूहों के जीवन को कुछ प्रतिशत से लेकर दसियों प्रतिशत तक बढ़ाने में सफलता पाई। डैसैटिनिब + क्वेरसेटिन ने चूहों में ज़ोंबी स्टेम कोशिकाओं को साफ किया और उनमें फुर्ती लौटाई। लेकिन ऐसी हर सफलता पर अंतिम पैराग्राफ में हमेशा सवाल उठता है: "क्या यह मनुष्यों पर काम करेगा?"

PNAS (यूनाइटेड स्टेट्स नेशनल एकेडमी ऑफ साइंसेज की पत्रिका) में प्रकाशित एक नया अध्ययन इस प्रश्न पर एक नया दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है, और इस बार कोशिका स्तर पर नहीं बल्कि संपूर्ण मस्तिष्क नेटवर्क के स्तर पर। टेक्सास विश्वविद्यालय डलास के प्रोफेसर गगन विग के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने मापा कि उम्र के साथ मस्तिष्क में कार्यात्मक नेटवर्क का संगठन कैसे टूटता है, और चूहों और मनुष्यों के बीच पैटर्न की तुलना की। उन्होंने जो पाया: गिरावट का पैटर्न दोनों प्रजातियों के बीच साझा और संरक्षित है।

प्रौद्योगिकी: जागृत चूहे में कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI)

मस्तिष्क पृथक क्षेत्रों का संग्रह नहीं है। यह मॉड्यूल में संगठित है, क्षेत्रों के समूह जो एक साथ काम करते हैं और कार्यों में विशेषज्ञ होते हैं, जैसे दृष्टि नेटवर्क, गति नेटवर्क, या वह नेटवर्क जो आराम करने पर सक्रिय होता है। इस संगठन के स्वास्थ्य का एक प्रमुख संकेतक सिस्टम पृथक्करण (system segregation) कहलाता है: प्रत्येक मॉड्यूल मुख्य रूप से स्वयं से कितना "बात" करता है और अन्य मॉड्यूल के साथ कितना कम मिश्रण करता है। उच्च पृथक्करण एक संगठित और युवा मस्तिष्क का संकेत है; जब सीमाएं धुंधली हो जाती हैं और मॉड्यूल मिश्रित होने लगते हैं, तो यह उम्र बढ़ने का संकेत है।

इसे मापने के लिए मस्तिष्क को क्रिया में देखना आवश्यक है, और यही आराम अवस्था में कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (resting-state fMRI) करता है: यह मस्तिष्क रक्त प्रवाह में उतार-चढ़ाव को ट्रैक करता है और दिखाता है कि कौन से क्षेत्र एक-दूसरे के साथ सिंक्रनाइज़ हैं। यहां तकनीकी नवाचार यह है कि चूहों को जागृत अवस्था में स्कैन किया गया, न कि एनेस्थीसिया के तहत, जो जागृत स्कैन किए गए मनुष्यों के साथ अधिक निष्पक्ष तुलना की अनुमति देता है। यह स्पष्ट करना महत्वपूर्ण है: इस अध्ययन में कोशिकाओं को अलग या अनुक्रमित नहीं किया गया, और जीन अभिव्यक्ति को मापा नहीं गया। सभी विश्लेषण कार्यात्मक नेटवर्क के स्तर पर है।

सेटअप: जीवनकाल में 82 चूहे बनाम मानव डेटा

टीम ने 82 चूहों को उनके जीवनकाल में कई समय बिंदुओं पर fMRI से स्कैन किया, लगभग 3 महीने से लेकर लगभग 20 महीने तक, एक सीमा जो मोटे तौर पर मनुष्यों में 18 से 70 वर्ष की आयु के बराबर है। चूहों में प्राप्त नेटवर्क पैटर्न की तुलना उन्होंने ज्ञात मानव fMRI डेटा से की। तुलना ने एक सीधा प्रश्न जांचने की अनुमति दी: क्या नेटवर्क संगठन के विघटन की वही प्रक्रिया जो हममें उम्र के साथ होती है, चूहे के मस्तिष्क में भी होती है?

मुख्य निष्कर्ष: सिस्टम पृथक्करण में संरक्षित गिरावट

उत्तर हाँ था। सिस्टम पृथक्करण चूहे के मस्तिष्क में मौजूद है और उम्र के साथ घटता है, ठीक वैसे ही जैसे मनुष्यों में होता है। दूसरे शब्दों में, बूढ़े चूहे में भी मस्तिष्क मॉड्यूल अपना भेद खो देते हैं और मिश्रित होने लगते हैं, वही पैटर्न जो बूढ़े मानव मस्तिष्क की विशेषता है। जैसा कि विग की प्रयोगशाला में अध्ययन का नेतृत्व करने वाले डॉक्टरेट छात्र एज्रा विंटर-नेल्सन ने कहा: "मस्तिष्क मॉड्यूल एक दूसरे के साथ समग्र रूप से कैसे संवाद करते हैं, यह मस्तिष्क स्वास्थ्य का एक संकेतक है जो मनुष्यों और चूहों दोनों में समान रूप से होता प्रतीत होता है"।

यह ठीक उसी प्रकार का प्रमाण है जिसकी उम्र बढ़ने के क्षेत्र को तलाश थी: एक एकल आणविक मार्ग नहीं, बल्कि एक संपूर्ण-मस्तिष्क संगठनात्मक सिद्धांत जो प्रजातियों के बीच संरक्षित है। यदि विघटन का मूल ढांचा समान है, तो चूहे का मस्तिष्क मानव मस्तिष्क की उम्र बढ़ने के अध्ययन के लिए एक अधिक वैध मॉडल बन जाता है।

क्या अलग है? मनुष्य जीवनकाल के सापेक्ष तेजी से बूढ़े होते हैं

समानता अंतरों को मिटाती नहीं है, और दिलचस्प अंतर आश्चर्यजनक है। जब प्रत्येक प्रजाति के जीवनकाल के सापेक्ष गिरावट की दर को भारित किया जाता है, तो मनुष्य सिस्टम पृथक्करण में तेजी से गिरावट दिखाते हैं चूहों की तुलना में। जैसा कि प्रोफेसर विग ने कहा: "जब उनके जीवनकाल के सापेक्ष भारित किया जाता है, तो मनुष्य इस संगठन में उम्र से संबंधित तेजी से गिरावट दिखाते हैं"। इससे जो परिकल्पना उभरती है: यह संभव है कि मनुष्य चूहों की तुलना में मस्तिष्क और संज्ञानात्मक गिरावट के प्रति अधिक संवेदनशील हों, न कि कम।

एंटी-एजिंग अनुसंधान के लिए यह क्यों मायने रखता है?

निष्कर्षों के निहितार्थ क्षेत्र की आलोचना की जड़ को छूते हैं:

प्रयोगशाला से क्लिनिक में अनुवाद को मजबूत करना

चूहों पर हर प्रयोग में बार-बार आने वाली आपत्तियों में से एक यह है कि शायद उनका मस्तिष्क बस अलग तरह से बूढ़ा होता है। यह निष्कर्ष एक महत्वपूर्ण स्तर पर इस आपत्ति को कम करता है: यदि मस्तिष्क नेटवर्क के संगठन का सिद्धांत और यह कैसे टूटता है, प्रजातियों के बीच संरक्षित है, तो यह अधिक संभावना है कि चूहे से मस्तिष्क स्वास्थ्य पर अंतर्दृष्टि हमारे लिए भी प्रासंगिक है। यह गारंटी नहीं है कि हर उपचार काम करेगा, लेकिन यह बूढ़े मस्तिष्क के अध्ययन के लिए एक मॉडल के रूप में चूहे के उपयोग के लिए एक पवन-सहायता है।

मस्तिष्क स्वास्थ्य के लिए एक समान मीट्रिक

सिस्टम पृथक्करण एक माप उपकरण बन जाता है जिसे दोनों प्रजातियों में एक ही भाषा में लागू किया जा सकता है। इस प्रकार, सिद्धांत रूप में, कोई चूहे में नेटवर्क मीट्रिक का उपयोग करके एक हस्तक्षेप का परीक्षण कर सकता है और इसे सीधे मनुष्यों में समकक्ष मीट्रिक में अनुवाद कर सकता है, बजाय केवल व्यवहारिक रीडिंग पर निर्भर रहने के।

यह जोर देना महत्वपूर्ण है कि अध्ययन ने क्या जांच नहीं की

सटीकता बनाए रखने के लिए: यह एक नेटवर्क इमेजिंग अध्ययन है, कोशिकीय या आणविक अध्ययन नहीं। इसने माइक्रोग्लियल सूजन, माइलिन हानि, सिनैप्टिक जीन अभिव्यक्ति या एस्ट्रोसाइट चयापचय को मापा नहीं। ये मस्तिष्क की उम्र बढ़ने में वास्तविक प्रक्रियाएं हैं, लेकिन उन्हें यहां मापा नहीं गया, और उन्हें इस अध्ययन के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया जा सकता है।

न्यूरोजेनेसिस (नए न्यूरॉन्स का निर्माण) या मनुष्यों में तंत्रिका स्टेम कोशिकाओं के गायब होने जैसे विषय भी प्रजातियों के बीच अंतर पर सामान्य ज्ञात संदर्भ हैं, लेकिन वर्तमान अध्ययन के निष्कर्ष नहीं हैं। इस अध्ययन का निष्कर्ष केंद्रित और स्पष्ट है: उम्र के साथ कार्यात्मक नेटवर्क संगठन में गिरावट का एक साझा पैटर्न।

सारांश

वर्षों तक, संशयवादियों ने कहा: "कोई चूहे से मानव मस्तिष्क की उम्र बढ़ने के बारे में कैसे सीख सकता है?"। टेक्सास विश्वविद्यालय डलास की टीम ने मस्तिष्क नेटवर्क स्तर पर एक उत्तर दिया: चूहे और मानव दोनों के मस्तिष्क में, कार्यात्मक नेटवर्क का संगठन उम्र के साथ उसी मूल पैटर्न में टूटता है, हालांकि हममें यह जीवनकाल के सापेक्ष तेजी से होता है। इसका मतलब यह नहीं है कि चूहों में जो कुछ भी काम करता है वह मनुष्यों में काम करेगा, लेकिन यह मस्तिष्क की उम्र बढ़ने के अध्ययन के लिए चूहे को एक अधिक गुणवत्ता वाले मॉडल के रूप में स्थापित करता है, और मस्तिष्क स्वास्थ्य के लिए एक समान मीट्रिक प्रदान करता है जिसके साथ दोनों प्रजातियों में काम किया जा सकता है।

संदर्भ:
PNAS: Correspondence of large-scale functional brain network decline across aging mice and humans
UT Dallas News: Shared brain network aging patterns identified in humans, mice