“न्यूरॉन्स जो एक साथ सक्रिय होते हैं, एक साथ जुड़ते हैं” मानव मस्तिष्क में देखी जाने वाली तंत्रिका प्लास्टिसिटी का वर्णन करता है, लेकिन एक डिश में उगाए गए न्यूरॉन्स इन नियमों का पालन नहीं करते हैं। इन-विट्रो सुसंस्कृत न्यूरॉन्स यादृच्छिक और अर्थहीन नेटवर्क बनाते हैं जो सभी एक साथ सक्रिय होते हैं। वे सटीक रूप से यह नहीं दर्शाते कि वास्तविक मस्तिष्क कैसे सीखेगा, इसलिए हम इसका अध्ययन करके केवल सीमित निष्कर्ष ही निकाल सकते हैं।
लेकिन क्या होगा यदि हम इन-विट्रो न्यूरॉन्स विकसित कर सकें जो वास्तव में अधिक स्वाभाविक रूप से व्यवहार करते हैं?
तोहोकू विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने जानवरों के तंत्रिका तंत्र में पाए जाने वाले कनेक्टिविटी के समान जैविक न्यूरोनल नेटवर्क को पुनर्गठित करने के लिए माइक्रोफ्लुइडिक उपकरणों का उपयोग किया है। उन्होंने दिखाया कि ऐसे नेटवर्क जटिल गतिविधि पैटर्न प्रदर्शित करते हैं जो दोहराए गए उत्तेजना द्वारा “पुन: कॉन्फ़िगर” करने में सक्षम थे। यह उल्लेखनीय खोज सीखने और स्मृति का अध्ययन करने के लिए नए उपकरण प्रदान करती है।
परिणाम ऑनलाइन प्रकाशित किए गए उन्नत सामग्री प्रौद्योगिकी 23 नवंबर 2024 को.
मस्तिष्क के कुछ क्षेत्रों में, जानकारी को एन्कोड किया जाता है और “न्यूरोनल एन्सेम्बल” या न्यूरॉन्स के समूह के रूप में संग्रहीत किया जाता है जो एक साथ सक्रिय होते हैं। पर्यावरण से इनपुट संकेतों के आधार पर समूह बदलते हैं, जिसे हम चीजों को सीखने और याद रखने के तरीके का तंत्रिका आधार माना जाता है। हालाँकि, इसकी जटिल संरचना के कारण पशु मॉडल का उपयोग करके इन प्रक्रियाओं का अध्ययन करना कठिन है।
हिदेकी यामामोटो (तोहोकू विश्वविद्यालय) कहते हैं, “प्रयोगशाला में न्यूरॉन्स विकसित करने की आवश्यकता इसलिए है क्योंकि सिस्टम बहुत सरल हैं,” प्रयोगशाला में विकसित न्यूरॉन्स वैज्ञानिकों को यह पता लगाने की अनुमति देते हैं कि सीखने और स्मृति अत्यधिक नियंत्रित परिस्थितियों में कैसे काम करती है। इन न्यूरॉन्स की मांग है कि वे यथासंभव वास्तविक चीज़ के करीब रहें।”
शोध दल ने माइक्रोफ्लुइडिक डिवाइस का उपयोग करके एक विशेष मॉडल बनाया – छोटी 3डी संरचनाओं वाली एक छोटी चिप। इस उपकरण ने न्यूरॉन्स को जानवरों के तंत्रिका तंत्र के समान कनेक्ट करने और नेटवर्क बनाने की अनुमति दी। न्यूरॉन्स को जोड़ने वाली छोटी सुरंगों (जिन्हें माइक्रोचैनल कहा जाता है) के आकार और आकार को बदलकर, टीम ने नियंत्रित किया कि न्यूरॉन्स कितनी मजबूती से बातचीत करते हैं।
शोधकर्ताओं ने प्रदर्शित किया कि छोटे माइक्रोचैनल वाले नेटवर्क विविध न्यूरोनल समूह को बनाए रख सकते हैं। उदाहरण के लिए, पारंपरिक उपकरणों में विकसित किए गए इन-विट्रो न्यूरॉन्स केवल एक ही समूह को प्रदर्शित करते हैं, जबकि छोटे माइक्रोचैनल के साथ विकसित किए गए न्यूरॉन्स छह संयोजनों को प्रदर्शित करते हैं। इसके अतिरिक्त, टीम ने पाया कि बार-बार उत्तेजना इन संयोजनों को नियंत्रित करती है, जो तंत्रिका प्लास्टिसिटी जैसी प्रक्रिया दिखाती है, जैसे कि कोशिकाओं को पुन: कॉन्फ़िगर किया जा रहा हो।
इन-विट्रो न्यूरॉन्स के साथ संयोजन में इस माइक्रोफ्लुइड तकनीक का उपयोग भविष्य में अधिक उन्नत मॉडल विकसित करने के लिए किया जा सकता है जो विशिष्ट मस्तिष्क कार्यों की नकल कर सकते हैं, जैसे यादें बनाना और याद करना।
