हार्मोन चक्र मस्तिष्क में प्रमुख स्मृति क्षेत्रों की संरचना और कार्य को आकार देते हैं

“हम कुछ समय के लिए जानते हैं कि डिम्बग्रंथि हार्मोन, और विशेष रूप से एस्ट्राडियोल – एक प्रकार का एस्ट्रोजेन – न्यूरॉन्स की संरचना और कार्य के लिए महत्वपूर्ण परिणाम हैं,” यूसीएसबी न्यूरोसाइंटिस्ट माइकल गोअर्ड, जर्नल में प्रकाशित एक पेपर के वरिष्ठ लेखक ने कहा। न्यूरॉन। 1990 के दशक में, पूर्व विवो प्रयोगों ने एस्ट्रस चक्र के विभिन्न चरणों में ली गई महिला कृंतक मस्तिष्क के ऊतकों की जांच की। उन्होंने पाया कि “प्रोस्ट्रस” चरण के दौरान – जब एस्ट्राडियोल का स्तर शिखर – हिप्पोकैम्पस में न्यूरॉन्स अधिक डेंड्रिटिक स्पाइन बनाते हैं, छोटे प्रोट्यूबेरेंस जो न्यूरॉन्स के डेंड्राइट्स से विस्तारित होते हैं, और न्यूरॉन्स के बीच कनेक्शन की प्राथमिक साइट के रूप में काम करते हैं।

पेपर के प्रमुख लेखक नोरा वोल्कोट ने कहा, “आज तक, इस बात की बहुत कम समझ थी कि जीवित चूहों में एस्ट्रस चक्र न्यूरॉन्स को कैसे प्रभावित करता है।” अब, उन्नत माइक्रोस्कोपी तकनीकों के लिए धन्यवाद, गॉर्ड की टीम कई एस्ट्रस साइकिलों में न्यूरॉन्स की संरचना और गतिविधि को मापने में सक्षम थी, जिससे मस्तिष्क प्लास्टिसिटी और मेमोरी में सेक्स हार्मोन की भूमिका में अंतर्दृष्टि प्राप्त हुई। कागज पर अन्य लेखकों में विलियम रेडमैन, मैरी कारपिंस्का और एमिली जैकब्स शामिल हैं।

हार्मोन द्वारा संचालित प्लास्टिसिटी

स्तनधारी मस्तिष्क में गहरी स्थित, हिप्पोकैम्पस एक मस्तिष्क क्षेत्र है जो मुख्य रूप से स्मृति और सीखने से जुड़ा हुआ है। हिप्पोकैम्पस घावों वाले मरीज नई जानकारी सीखने या नई एपिसोडिक यादें बनाने में असमर्थ हैं। हिप्पोकैम्पस भी सेक्स हार्मोन के लिए रिसेप्टर्स के साथ समृद्ध है, जैसे कि एस्ट्रोजन और प्रोजेस्टेरोन, यह सुझाव देते हैं कि सेक्स हार्मोन न केवल प्रजनन को प्रभावित करते हैं, बल्कि स्मृति जैसे संज्ञानात्मक कार्यों को भी प्रभावित करते हैं।

पिछले अध्ययनों को छोड़कर, शोधकर्ताओं ने दो-फोटॉन लेजर स्कैनिंग माइक्रोस्कोपी को तैनात किया, जिसमें कई चार-दिवसीय एस्ट्रस साइकिलों में चूहों में इन डेंड्राइटिक रीढ़ के गठन और छंटाई को ट्रैक किया गया। उन्होंने प्रोस्ट्रस के दौरान कई नए रीढ़ों का अवलोकन किया, जो तब ओव्यूलेशन के माध्यम से उन्नत चक्र के रूप में छंटनी की गई थी। ये सूक्ष्म परिवर्तन नहीं थे-पूरे चक्र में रीढ़ का घनत्व 20-30% से भिन्न होता है, जो प्रत्येक न्यूरॉन के लिए हजारों सिनैप्टिक कनेक्शन का प्रतिनिधित्व करता है।

“ईबब और स्पाइन का प्रवाह मस्तिष्क की कोशिकाओं के कार्य को कैसे प्रभावित करता है? शायद यह प्रभावित करता है कि न्यूरॉन्स अन्य न्यूरॉन्स से संकेतों को कैसे एकीकृत करते हैं,” गोअर्ड ने कहा। “आप कल्पना कर सकते हैं कि क्या वे अचानक अधिक सिनैप्टिक कनेक्शन जोड़ रहे हैं, न्यूरॉन्स बहुत अधिक इनपुट प्राप्त करने जा रहे हैं और यह प्रभावित करने वाला है कि वे कैसे प्रतिक्रिया देते हैं।”

जांच करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक्शन पोटेंशिअल की जांच की – न्यूरॉन की ‘फायरिंग’ – और कैसे आवेग न्यूरॉन के माध्यम से फैलता है। आमतौर पर, डेंड्राइट्स को सिग्नल प्राप्त होता है, जो सेल बॉडी की यात्रा करता है और एक्सॉन से बाहर होता है। “लेकिन सिग्नल भी डेंड्राइट के माध्यम से पीछे की ओर यात्रा करता है, जो आमतौर पर होता है जहां न्यूरॉन को जानकारी प्राप्त होती है,” गोअर्ड ने कहा। यह बैकप्रोपैगेटिंग सिग्नल सीखने और स्मृति समेकन में एक भूमिका निभाने के लिए माना जाता है। उन्होंने पाया कि पीक एस्ट्राडियोल के दौरान, बैकप्रोपैगेटिंग सिग्नल ने डेंड्राइट्स में वापस यात्रा की, जो शोधकर्ताओं को संदेह है कि प्लास्टिसिटी के लिए निहितार्थ हो सकते हैं – मस्तिष्क की नई तंत्रिका कनेक्शन बनाने की क्षमता।

तो बढ़े हुए डेंड्राइटिक रीढ़ घनत्व और बैकप्रोपैगेशन के कार्यात्मक परिणाम क्या हैं? एक उत्तर हिप्पोकैम्पस में “स्थान कोशिकाओं,” या न्यूरॉन्स में स्थित है, जब जानवर अपने वातावरण में एक विशेष स्थान पर होता है – वे स्थानिक सीखने और नेविगेशन के साथ मानसिक नक्शे और सहायता बनाने में मदद करते हैं। नए स्थानों को सीखने और याद रखने की क्षमता का परीक्षण करने के लिए, शोधकर्ताओं ने हिप्पोकैम्पस में न्यूरॉन्स की गतिविधि को मापते हुए उन्हें विभिन्न वातावरणों का पता लगाने दिया।

शोधकर्ताओं ने पाया कि स्थान कोशिकाओं ने परिचित स्थानों पर सबसे अधिक मज़बूती से जवाब दिया – उच्च एस्ट्राडियोल चरण – और जब एस्ट्राडियोल सबसे कम था तब सबसे अधिक परिवर्तनशील थे। “यह पहली बार है कि तंत्रिका संरचना और कार्य में इन सूक्ष्म अंतर को एक ही जानवर में समय के साथ ट्रैक किया गया है,” वोल्कोट ने कहा।

चूहों में इन निष्कर्षों में मनुष्यों के लिए भी मजबूत निहितार्थ हैं। दरअसल, सह-लेखक एमिली जैकब्स की लैब से काम में पाया गया कि मासिक धर्म चक्र में अंतःस्रावी लय मानव हिप्पोकैम्पस में संरचनात्मक परिवर्तनों से बंधे हैं। जबकि हार्मोन चक्र आमतौर पर महिला स्तनधारियों से जुड़े होते हैं, नर भी हार्मोन में उतार -चढ़ाव का अनुभव करते हैं, जिनमें से कई समान रिसेप्टर्स पर कार्य करते हैं। उदाहरण के लिए, टेस्टोस्टेरोन को एस्ट्रोजन में एस्ट्रोजेन में परिवर्तित किया जा सकता है, जहां यह हिप्पोकैम्पस में एस्ट्रोजेन रिसेप्टर्स पर कार्य करता है। यह इंगित करता है कि हार्मोन-चालित प्लास्टिसिटी एक व्यापक घटना है, और तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान में अंतःस्रावी कारकों पर विचार करने के महत्व को रेखांकित करती है।

“हमें संदेह है कि कुछ अनुकूली विकासवादी उद्देश्य है,” गोअर्ड ने कहा, “और मुझे संदेह है कि यह सच है क्योंकि डिम्बग्रंथि हार्मोन के लिए रिसेप्टर्स को हिप्पोकैम्पस में नहीं होना चाहिए, जो कि प्रजनन कार्यों में सीधे शामिल होने के लिए नहीं माना जाता है।

हार्मोनल चक्र में उतार -चढ़ाव और मस्तिष्क के बीच संबंध को समझना न केवल मस्तिष्क जीव विज्ञान की हमारी मौलिक समझ को आगे बढ़ाता है, यह न केवल व्यक्तियों के लिए, बल्कि हार्मोन चक्र चरण के संबंध में दवा के लिए नई संभावनाओं को भी खोलता है। वोल्कोट ने कहा, “यह पता चलता है कि मस्तिष्क स्वाभाविक रूप से साइकिलिंग हार्मोन के जवाब में शारीरिक रूप से बदलता है, स्तनधारी अनुभूति की हमारी समझ को चुनौती देता है।”