सारांश: वैज्ञानिकों ने “सेल-इलेक्ट्रिकल कपलिंग” नामक एक परिकल्पना को सामने रखा है कि मस्तिष्क के भीतर विद्युत क्षेत्र न्यूरॉन सबयूनिट्स के घटकों में हेरफेर कर सकते हैं, नेटवर्क स्थिरता और दक्षता में सुधार कर सकते हैं। उनका सुझाव है कि ये डोमेन न्यूरॉन्स को सूचना-प्रसंस्करण नेटवर्क को आणविक स्तर तक ट्यून करने की अनुमति देते हैं।
तुलनात्मक रूप से कहा जाए तो यह प्रक्रिया देखने के सही अनुभव के लिए अपने टीवी सेटअप की व्यवस्था करने वाले परिवारों के समान है। सिद्धांत, जो परीक्षण के लिए खुला है, मस्तिष्क की आंतरिक कार्यप्रणाली के बारे में हमारी समझ को बहुत आगे बढ़ा सकता है।
महत्वपूर्ण तथ्यों:
- साइटोइलेक्ट्रिक कपलिंग परिकल्पना बताती है कि मस्तिष्क के विद्युत क्षेत्र उप-न्यूरॉन घटकों को प्रभावित करके नेटवर्क स्थिरता और दक्षता को समायोजित कर सकते हैं।
- बदलती दुनिया के अनुकूल होने की मस्तिष्क की क्षमता में प्रोटीन और अणु शामिल होते हैं जो न्यूरॉन्स द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्रों के साथ बातचीत करते हैं।
- यह नया सिद्धांत, जो मस्तिष्क में सूक्ष्म-से-सूक्ष्म स्तर के संबंध का प्रस्ताव करता है, एक परीक्षण योग्य परिकल्पना है जो मस्तिष्क के कामकाज की हमारी समझ में क्रांति ला सकती है।
स्रोत: सीखने और स्मृति के लिए पिकोर संस्थान
विचार सहित अपने कई कार्यों को उत्पन्न करने के लिए, मस्तिष्क कई स्तरों पर कार्य करता है। लक्ष्य या छवियों जैसी जानकारी को न्यूरॉन्स के नेटवर्क के बीच समन्वित विद्युत गतिविधि द्वारा दर्शाया जाता है, जबकि प्रत्येक न्यूरॉन में और उसके आसपास प्रोटीन और अन्य रसायनों का एक कॉकटेल वास्तव में नेटवर्क में शामिल तंत्र को पूरा करता है।
एमआईटी, सिटी यूनिवर्सिटी – लंदन विश्वविद्यालय, और जॉन्स हॉपकिन्स विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं का एक नया पेपर मानता है कि नेटवर्क विद्युत क्षेत्र नेटवर्क स्थिरता और दक्षता में सुधार के लिए न्यूरॉन्स के उपकोशिकीय घटकों के भौतिक विन्यास को प्रभावित करते हैं, एक परिकल्पना जिसे लेखक “सेलुलर विद्युत युग्मन” कहते हैं। “
अर्ल के. ने कहा: मिलर, एमआईटी में पिकॉवर इंस्टीट्यूट फॉर लर्निंग एंड मेमोरी में पिकोवर प्रोफेसर, जिन्होंने पेपर में सह-लेखन किया तंत्रिका विज्ञान में अग्रिम एमआईटी और सिटी यूनिवर्सिटी – लंदन विश्वविद्यालय के सहायक प्रोफेसर दिमित्रिस पिनौटिस और जॉन्स हॉपकिन्स के प्रोफेसर जेन फ्रीडमैन के साथ।
बेनौटिस ने कहा, “मस्तिष्क एक बदलती दुनिया के अनुकूल हो रहा है।” “प्रोटीन और अणु भी बदलते हैं। उनके पास विद्युत आवेश हो सकते हैं और उन्हें न्यूरॉन्स के साथ पकड़ने की आवश्यकता होती है जो विद्युत संकेतों का उपयोग करके सूचना को संसाधित, संग्रहीत और संचारित करते हैं। न्यूरॉन्स के विद्युत क्षेत्रों के साथ सहभागिता आवश्यक प्रतीत होती है।”
डोमेन में सोच रहा है
मिलर की प्रयोगशाला मुख्य रूप से यह अध्ययन करने पर ध्यान केंद्रित करती है कि कैसे उच्च-स्तरीय संज्ञानात्मक कार्य जैसे कि कार्यशील मेमोरी तेजी से, लचीले ढंग से और फिर भी लाखों व्यक्तिगत न्यूरॉन्स की गतिविधि से मज़बूती से उभर सकती है।
न्यूरॉन्स सिनैप्स नामक कनेक्शन बनाने और हटाने के साथ-साथ उन कनेक्शनों को मजबूत या कमजोर करके सर्किट को गतिशील रूप से आकार देने में सक्षम हैं। लेकिन मिलर ने कहा कि यह सिर्फ एक “रोड मैप” है जिसके चारों ओर सूचना प्रवाहित हो सकती है।
मिलर ने पाया कि विशिष्ट तंत्रिका सर्किट जो सामूहिक रूप से एक या दूसरे विचार का प्रतिनिधित्व करते हैं, लयबद्ध गतिविधि द्वारा समन्वित होते हैं, जिन्हें बोलचाल की भाषा में विभिन्न आवृत्तियों की “मस्तिष्क तरंगों” के रूप में जाना जाता है।
तेज “गामा” लय हमारी दृष्टि से छवियों को प्रसारित करने में मदद करती है (उदाहरण के लिए, एक डोनट), जबकि धीमी “बीटा” तरंगें उस छवि के बारे में गहरे विचार ले सकती हैं, (उदाहरण के लिए, “बहुत अधिक कैलोरी”)।
मिलर की प्रयोगशाला ने दिखाया है कि इन तरंगों के अच्छी तरह से फटने से भविष्यवाणियां हो सकती हैं और सूचना को कार्यशील स्मृति में लिखने, धारण करने और पढ़ने में सक्षम बनाती हैं। यह तब अटक जाता है जब वर्किंग मेमोरी भी करती है।
प्रयोगशाला ने सबूतों की सूचना दी कि मस्तिष्क द्रव अनुभूति के लिए न्यूरॉन्स को और विनियमित करने के लिए विशिष्ट भौतिक स्थानों पर लय को स्पष्ट रूप से हेरफेर कर सकता है, जिसे “स्थानिक संगणना” कहा जाता है।
लैब के हाल के काम से पता चला है कि नेटवर्क के भीतर अलग-अलग न्यूरॉन्स की भागीदारी चंचल और अविश्वसनीय हो सकती है, लेकिन जिन नेटवर्कों का वे हिस्सा हैं, उनके द्वारा दी गई जानकारी को उनकी सामूहिक गतिविधि द्वारा उत्पन्न कुल विद्युत क्षेत्रों द्वारा निरपवाद रूप से दर्शाया जाता है।
सेलुलर विद्युत युग्मन
नए अध्ययन में, लेखकों ने लयबद्ध विद्युत गतिविधि के इस मॉडल को न्यूरल नेटवर्क को ऑर्केस्ट्रेट करने के साक्ष्य की अन्य पंक्तियों के साथ जोड़ा कि विद्युत क्षेत्र आणविक स्तर पर न्यूरॉन्स को प्रभावित कर सकते हैं।
शोधकर्ताओं ने अध्ययन किया है, उदाहरण के लिए, चिपकने वाला युग्मन, जिसमें न्यूरॉन्स एक दूसरे के विद्युत गुणों को उनके झिल्ली की निकटता के माध्यम से प्रभावित करते हैं, न कि पूरी तरह से सिनैप्स में विद्युत रासायनिक आदान-प्रदान पर निर्भर करते हैं। यह विद्युत क्रॉसस्टॉक तंत्रिका कार्यों को प्रभावित कर सकता है जिसमें सर्किट में अन्य न्यूरॉन्स को विद्युत संकेतों को प्रसारित करने के लिए कब और क्या वे आग लगाते हैं।
मिलर, बेनौटिस और फ्रीडमैन भी शोध का हवाला देते हैं जो कोशिकाओं और उनके घटकों पर अन्य विद्युत प्रभावों को दिखाते हैं, जिसमें यह भी शामिल है कि कैसे तंत्रिका विकास क्षेत्रों द्वारा निर्देशित किया जाता है और सूक्ष्मनलिकाएं उनके साथ संरेखित हो सकती हैं।
यदि मस्तिष्क विद्युत क्षेत्रों में सूचनाओं का वहन करता है और वे विद्युत क्षेत्र मस्तिष्क में न्यूरॉन्स और अन्य तत्व बनाने में सक्षम हैं जो एक नेटवर्क बनाते हैं, तो मस्तिष्क उस क्षमता का उपयोग करने की अधिक संभावना रखता है। लेखकों का सुझाव है कि मस्तिष्क यह सुनिश्चित करने के लिए फ़ील्ड का उपयोग कर सकता है कि नेटवर्क वह करता है जो उसे करना चाहिए।
आलू के संदर्भ में इसे (शिथिल रूप से) रखने के लिए, नेटवर्क टेलीविजन की सफलता लाखों घरों में स्पष्ट संकेत भेजने की क्षमता के बारे में नहीं है। अनुभव को अधिकतम करने के लिए प्रत्येक घर में टीवी डिस्प्ले, साउंड सिस्टम और लिविंग रूम फर्नीचर की व्यवस्था करने के तरीके जैसे छोटे विवरण भी महत्वपूर्ण हैं।
मिलर ने कहा कि इस रूपक और मस्तिष्क दोनों में नेटवर्क की उपस्थिति व्यक्तिगत प्रतिभागियों को अपने बुनियादी ढांचे को बेहतर ढंग से संलग्न करने के लिए प्रेरित करती है।
लेखकों ने पेपर में लिखा है, “साइटोइलेक्ट्रिक युग्मन मेसोस्केल और मैक्रोस्कोपिक स्तर पर जानकारी को प्रोटीन के सूक्ष्म स्तर तक जोड़ता है जो स्मृति के आणविक आधार का निर्माण करता है।”
लेख फोटोवोल्टिक कपलिंग के प्रेरक तर्क को रेखांकित करता है। “हम एक परिकल्पना प्रदान करते हैं कि कोई भी परीक्षण कर सकता है,” मिलर ने कहा।
अनुदान: अनुसंधान के लिए समर्थन यूनाइटेड किंगडम रिसर्च एंड इनोवेशन (UKRI), यूएस ऑफ़िस ऑफ़ नेवल रिसर्च, JPB फ़ाउंडेशन, और पिकोवर इंस्टीट्यूट फ़ॉर लर्निंग एंड मेमोरी से आया है।
न्यूरोसाइंस न्यूज में इस शोध के बारे में
लेखक: डेविड ऑरेनस्टीन
स्रोत: सीखने और स्मृति के लिए पिकोर संस्थान
संचार: डेविड ऑरेनस्टीन – पिकर इंस्टीट्यूट फॉर लर्निंग एंड मेमोरी
चित्र: छवि को न्यूरोसाइंस न्यूज़ को श्रेय दिया गया
मूल खोज: खुला एक्सेस।
“साइटोइलेक्ट्रिक कपलिंग: विद्युत क्षेत्र तंत्रिका गतिविधि को गढ़ते हैं और मस्तिष्क के बुनियादी ढांचे को “ट्यून” करते हैंअर्ल के. मिलर एट अल द्वारा। तंत्रिका विज्ञान में अग्रिम
एक सारांश
साइटोइलेक्ट्रिक कपलिंग: विद्युत क्षेत्र तंत्रिका गतिविधि को गढ़ते हैं और मस्तिष्क के बुनियादी ढांचे को “ट्यून” करते हैं
हम प्रस्तावित करते हैं और साइटोइलेक्ट्रिक कपलिंग परिकल्पना के लिए अभिसरण साक्ष्य प्रदान करते हैं: न्यूरॉन्स द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र साइटोस्केलेटल स्तर के कारण होते हैं।
यह विद्युत प्रसार, यांत्रिक परिवहन, और विद्युत, क्षमता और रासायनिक ऊर्जा के बीच आदान-प्रदान द्वारा पूरा किया जा सकता है। Ephaptic युग्मन न्यूरोनल गतिविधि को नियंत्रित करता है, मैक्रो स्तर पर न्यूरोनल क्लस्टर बनाता है।
यह जानकारी न्यूरॉन्स के स्तर तक फैलती है, ऊंचाई को प्रभावित करती है, और साइटोस्केलेटन को स्थिर करने के लिए आणविक स्तर तक नीचे जाती है, सूचना को अधिक कुशलता से संसाधित करने के लिए इसे “ट्यूनिंग” करती है।
