रेटिना को अक्सर “मस्तिष्क की चौकी” के रूप में जाना जाता है – आखिरकार, दृश्य सिग्नल प्रोसेसिंग में महत्वपूर्ण चरण मस्तिष्क में नहीं, बल्कि आंख में तंत्रिका कोशिकाओं में होते हैं। जब प्रकाश रेटिना पर पड़ता है, तो सेंसर कोशिकाएं सक्रिय हो जाती हैं और सीधे उनके पीछे स्थित तंत्रिका कोशिकाओं की परतों को विद्युत संकेत भेजती हैं। वहां से सिग्नल मस्तिष्क तक भेजे जाते हैं।
हालाँकि, यह पहले स्पष्ट नहीं था कि रेटिना से संकेत तंत्रिका कोशिकाओं द्वारा कैसे संसाधित होते हैं। टीयू वियन (वियना) के प्रयोगों से अब पता चला है कि रेटिना की तंत्रिका कोशिकाएं (तथाकथित रेटिना गैंग्लियन कोशिकाएं) विभिन्न भूमिकाएं निभा सकती हैं और इस प्रकार दृष्टि के लिए व्यक्तिगत रूप से अलग-अलग कार्य पूरा कर सकती हैं। वे इस क्षमता को तब भी बनाए रखते हैं जब रेटिना के कुछ हिस्से खराब हो जाते हैं – जो उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रॉनिक रेटिना प्रत्यारोपण का उपयोग करके अंधे लोगों में दृष्टि की बहाली के लिए अच्छी खबर है।
अलग-अलग सेल, अलग-अलग सिग्नलिंग पैटर्न
टीयू विएन में इंस्टीट्यूट ऑफ बायोमेडिकल इलेक्ट्रॉनिक्स के पॉल वेर्गिन्ज़ कहते हैं, “जब प्रकाश रेटिना के फोटोरिसेप्टर पर पड़ता है, तो उनके पीछे तंत्रिका कोशिकाओं में विद्युत संकेत उत्पन्न होते हैं।” “लेकिन सभी तंत्रिका कोशिकाएं संकेतों का एक ही क्रम उत्पन्न नहीं करती हैं।” जब प्रकाश चालू या बंद किया जाता है, तो कुछ प्रकार की तंत्रिका कोशिकाएं हमेशा सक्रिय रहती हैं। हालाँकि, कुछ कोशिकाओं में संकेतों की आवृत्ति तेजी से कम हो जाती है, जबकि अन्य कोशिकाएँ तुलनात्मक रूप से उच्च स्तर की गतिविधि पर रहती हैं और एक मजबूत विद्युत संकेत उत्सर्जित करती रहती हैं।
यह स्पष्ट नहीं है कि इन विभिन्न गतिविधि पैटर्न का कारण क्या है। आख़िरकार, एक ही प्रकार की कोशिकाओं से समान व्यवहार की अपेक्षा की जानी चाहिए। “हमारे लिए सवाल यह था: यदि रेटिना गैंग्लियन कोशिकाएं अलग-अलग व्यवहार करती हैं, तो क्या ऐसा इसलिए है क्योंकि वे अलग-अलग जैविक सर्किट में एकीकृत हैं और इसलिए अलग-अलग इनपुट सिग्नल प्राप्त करते हैं? या क्या बायोफिजिकल सिद्धांतों पर आधारित कोई आंतरिक अंतर है जो इन कोशिकाओं को अलग-अलग सिग्नल उत्पन्न करने का कारण बनता है , भले ही उन्हें समान इनपुट प्राप्त हों?” पॉल वेर्गिन्ज़ कहते हैं। “दूसरे मामले में, प्रत्येक नाड़ीग्रन्थि कोशिका प्रकार को अपनी स्वयं की घटक आईडी सौंपी जा सकती है, ऐसा कहा जा सकता है।”
प्रकाश के स्थान पर विद्युत आवेग
इसका परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने चूहों से निकाले गए रेटिना का उपयोग किया जिसमें पूरे न्यूरोनल नेटवर्क को कई घंटों तक कार्यात्मक रखा जाता है। फिर रेटिना गैंग्लियन कोशिकाओं की गतिविधि को दो अलग-अलग तरीकों से उत्तेजित किया जा सकता है: या तो रेटिना को प्रकाश से विकिरणित करके और फिर जांच करके कि गैंग्लियन कोशिकाएं कैसे प्रतिक्रिया करती हैं, या सीधे विद्युत प्रवाह का उपयोग करके गैंग्लियन कोशिकाओं को उत्तेजित करके। विद्युत धारा का प्रत्यक्ष इंजेक्शन उन कोशिकाओं को शामिल किए बिना भी न्यूरॉन्स के गुणों की जांच करना संभव बनाता है जो आमतौर पर उन्हें इनपुट प्रदान करती हैं।
पॉल वर्गिन्ज़ कहते हैं, “हमने पाया कि जब हम सीधे विद्युत प्रवाह के साथ कोशिकाओं को उत्तेजित करते हैं, तो वे प्रकाश के संपर्क में आने पर पैदा होने वाले सिग्नलिंग पैटर्न के समान ही सिग्नलिंग पैटर्न दिखाते हैं।” “गैंग्लियन कोशिकाएं जो प्रकाश के संपर्क में आने पर लंबी अवधि के लिए बढ़ी हुई गतिविधि पैटर्न दिखाती हैं, विद्युत रूप से उत्तेजित होने पर भी ऐसा ही करती हैं।”
इसका मतलब यह है कि इन कोशिकाओं के सिग्नलिंग पैटर्न के बीच अंतर केवल इस तथ्य के कारण नहीं है कि वे रेटिना सर्किटरी में अलग-अलग इनपुट प्राप्त करते हैं – लंबे या छोटे सिग्नलिंग अनुक्रम उत्पन्न करने की प्रवृत्ति कोशिकाओं की आंतरिक संपत्ति है।
पॉल वेर्गिन्ज़ का मानना है, “यह आश्चर्यजनक है लेकिन सिग्नल प्रोसेसिंग और विज़न के लिए बहुत महत्वपूर्ण होने की संभावना है।” “सेल प्रकारों के बीच ये अंतर संभवतः रेटिना के विकास चरण के दौरान बहुत पहले ही उत्पन्न हो जाते हैं।”
स्थिर मतभेद – अंधेपन के साथ भी
एक महत्वपूर्ण प्रश्न बना हुआ है: यदि ये कोशिकाओं के आंतरिक गुण हैं, तो क्या ये गुण स्थिर रहते हैं, भले ही कोशिकाएं अपना मूल कार्य खो दें – उदाहरण के लिए, यदि रेटिना के फोटोसेंसर अब काम नहीं करते हैं? कोई यह मान सकता है कि इस मामले में कोशिकाओं का व्यवहार बदलना चाहिए। आख़िरकार, यह अक्सर देखा गया है कि जिन तंत्रिका कोशिकाओं की अब आवश्यकता नहीं रह गई है, वे मस्तिष्क के अंदर पुनर्गठित हो जाती हैं। उदाहरण के लिए, यदि कोई एक उंगली खो देता है, तो तंत्रिका कोशिकाएं जो इस उंगली से संवेदी संकेतों के लिए जिम्मेदार थीं, निष्क्रिय नहीं रहती हैं, वे फिर से जुड़ जाती हैं और अन्य उद्देश्यों के लिए पुन: उपयोग की जाती हैं।
हालाँकि, यह रेटिनल गैंग्लियन कोशिकाओं के लिए अलग है: “हमने उन चूहों की कोशिकाओं की जांच की जो 200 दिनों से अंधे थे, और उनकी रेटिनल गैंग्लियन कोशिकाएं अभी भी बिल्कुल वही गुण दिखाती हैं: कुछ को विद्युत के साथ थोड़े समय के लिए सक्रिय किया जा सकता है इनपुट, अन्य लंबे समय तक,” पॉल वेर्गिन्ज़ कहते हैं। इसलिए कोशिकाएं कुछ संकेत देने की अपनी आंतरिक क्षमता बरकरार रखती हैं।
पॉल वेर्गिन्ज़ कहते हैं, “यह रेटिना प्रत्यारोपण के विकास के लिए अच्छी खबर है जो अंधे रोगियों में खोए हुए फोटोरिसेप्टर को बदलने के लिए हजारों इलेक्ट्रोड के माध्यम से विद्युत उत्तेजना का उपयोग करता है:” यदि विभिन्न प्रकार की कोशिकाओं के बीच स्थिर अंतर हैं, तो मौजूदा गैंग्लियन कोशिकाओं का उपयोग किया जा सकता है। अंधेपन के बाद भी भविष्य में उनके लिए बेहतर उत्तेजना रणनीतियाँ विकसित की जा सकती हैं।”
