एक ग्राम का माइक्रोस्कोप वैज्ञानिकों को एक साथ 8,500 न्यूरॉन देखने की सुविधा देता है

मस्तिष्क अरबों न्यूरॉनों के एक साथ सक्रिय होने को एक निर्णय, एक स्मृति या अचानक गति में कैसे बदलता है, यह समझना विज्ञान की सबसे कठिन समस्याओं में से एक है। कठिनाई का एक बड़ा हिस्सा बस इसे होते हुए देखना है: अधिकांश इमेजिंग उपकरण भारी होते हैं, केबलों से बंधे होते हैं, या एक बार में मस्तिष्क ऊतक के केवल एक छोटे टुकड़े को ही देख सकते हैं। चीनी शोधकर्ताओं की एक टीम का कहना है कि उन्होंने अब अपनी तरह का सबसे हल्का वायरलेस माइक्रोस्कोप बनाया है, जो केवल एक ग्राम वजन का उपकरण है और स्वतंत्र रूप से घूमने वाले जानवर में हजारों न्यूरॉनों की गतिविधि रिकॉर्ड कर सकता है।

यह उपकरण एक मेसोस्कोप है, माइक्रोस्कोप की एक श्रेणी जिसे एकल कोशिका के बजाय ऊतक के अपेक्षाकृत बड़े क्षेत्रों की इमेजिंग के लिए डिज़ाइन किया गया है। सीसीटीवी के अनुसार, टीम का उपकरण छह मिलीमीटर चौड़े दृश्य क्षेत्र में काम करता है और व्यक्तिगत कोशिकाओं को विभेदित कर सकता है। चूहों पर परीक्षणों में, इसने सेरेब्रल कॉर्टेक्स में एक साथ 8,500 से अधिक न्यूरॉनों की गतिविधि कैद की — जो तुलनीय मौजूदा उपकरणों द्वारा एक साथ रिकॉर्ड किए जा सकने वाले की संख्या का लगभग 25 गुना है। परिणाम 19 अक्टूबर को ऑनलाइन नेचर में प्रकाशित हुए, जो दुनिया की अग्रणी वैज्ञानिक पत्रिकाओं में से एक है।

यह सफलता जैविक जितनी ही इंजीनियरिंग की उपलब्धि भी है। एक पारंपरिक बेंचटॉप माइक्रोस्कोप चूहे के सिर पर सवार नहीं हो सकता, और एक निश्चित रिग तक जाने वाला केबल जानवर को बांध देगा और उसी व्यवहार को विकृत कर देगा जिसे वैज्ञानिक देखना चाहते हैं। ऑप्टिक्स, सेंसर, बिजली और वायरलेस ट्रांसमिशन को ऐसी चीज़ में समेटना जिसे कोई जानवर बिना स्पष्ट तनाव के ले जा सके, इसके लिए लघुकरण और डेटा प्रबंधन में नए दृष्टिकोणों की आवश्यकता थी। एक ग्राम पर, उपकरण इतना हल्का है कि शोधकर्ताओं का मानना है कि यह प्राकृतिक गति में अर्थपूर्ण रूप से हस्तक्षेप नहीं करेगा।

यह मायने रखता है क्योंकि व्यवहार ही वह जगह है जहाँ मस्तिष्क की गतिविधि अर्थपूर्ण होती है। जब कोई जानवर खोज करता है, सामाजिक होता है, कोई कार्य सीखता है या किसी खतरे पर प्रतिक्रिया करता है, तब न्यूरॉनों को सक्रिय होते देखना यह समझने के केंद्र में है कि तंत्रिका सर्किट जटिल व्यवहार को कैसे नियंत्रित करते हैं। अब तक, प्रयोगशालाओं को अक्सर सिर-स्थिर जानवर में उच्च-रिज़ॉल्यूशन रिकॉर्डिंग और स्वतंत्र रूप से घूम सकने वाले जानवर में व्यापक अवलोकन के बीच चुनना पड़ता था। एक साथ हजारों कोशिकाओं को कैद करने वाला एक वायरलेस उपकरण इस समझौते को काफी कम करने का वादा करता है।

नेचर में प्रकाशन इस काम को अंतरराष्ट्रीय दृश्यता देता है और संकेत देता है कि परिणाम कठोर सहकर्मी-समीक्षा से गुजरे हैं। यह चीनी शोध समूहों को न्यूरोटेक्नोलॉजी हार्डवेयर में दृढ़ता से अग्रणी स्थान पर भी रखता है, एक ऐसा क्षेत्र जहाँ उपकरण-निर्माण पर ऐतिहासिक रूप से संयुक्त राज्य अमेरिका और यूरोप की प्रयोगशालाओं का वर्चस्व रहा है। टीम ने व्यावसायिक रोलआउट का विवरण नहीं दिया है, लेकिन इस तरह के उपकरण न्यूरोसाइंस समुदाय में तेजी से फैलते हैं, क्योंकि मस्तिष्क में एक बेहतर खिड़की लगभग हर उस प्रयोगशाला के लिए उपयोगी है जो इसका अध्ययन करती है।

व्यापक जनता के लिए, व्यावहारिक लाभ संभवतः अप्रत्यक्ष लेकिन वास्तविक होगा। न्यूरॉनों की बड़ी आबादी कैसे समन्वय करती है, इसका मानचित्रण सीखने, स्मृति, नींद और तंत्रिका संबंधी रोगों पर काम के लिए मौलिक है। बेहतर उपकरण स्वचालित रूप से उपचार उत्पन्न नहीं करते, लेकिन वे बदल देते हैं कि कौन से प्रश्न उत्तर देने योग्य हो जाते हैं। हजारों न्यूरॉनों को रोजमर्रा के व्यवहार के दौरान ट्रैक कर सकने वाला माइक्रोस्कोप कुछ पहले के काल्पनिक प्रयोगों को नियमित बना देता है।

ध्यान देने योग्य सीमाएँ हैं। यह काम चूहों में किया गया था, और प्रजातियों के बीच निष्कर्षों का अनुवाद कभी भी स्वचालित नहीं होता। उपकरण गहरे मस्तिष्क संरचनाओं के बजाय कॉर्टेक्स, एक सतही क्षेत्र से भी रिकॉर्ड करता है। फिर भी, मुख्य संख्या — एक ग्राम, छह मिलीमीटर का दृश्य, एक साथ 8,500 से अधिक न्यूरॉन — इस तरह का मील का पत्थर है जो एक पहनने योग्य मस्तिष्क सेंसर क्या हो सकता है, इसकी अपेक्षाओं को फिर से तय करता है।

एक ऐसे क्षेत्र के लिए जो लंबे समय से अपने उपकरणों से सीमित रहा है, यह महत्वपूर्ण है। अगला कदम यह देखना होगा कि अन्य प्रयोगशालाएँ इस उपकरण को कितने व्यापक रूप से अपनाती हैं और एक बार हजारों न्यूरॉनों को एक साथ देखना सामान्य हो जाने के बाद कौन सी खोजें सामने आती हैं।