Brain and Spine implants

 

 

બાર વર્ષ પહેલાં gert-jan oskam નામક વ્યક્તિને અકસ્માત થયો. અકસ્માતમાં ગરદનની નીચેના ભાગ ઉપર ગંભીર ઇજા પહોંચવાથી તેમનું કરોડરજ્જુ(spinal cord) ડેમેજ થઇ ગયું. પરિણામે તેમના હાથ આંશિકપણે અને બંન્ને પગ સંપૂર્ણપણે લકવાગ્રસ્ત થઇ ગયા. બાર વર્ષ લકવાગ્રસ્ત હાલતમાં વ્હીલચેરમાં રહ્યાં બાદ હવે નવી ટેકનોલોજી વડે તેઓ ફરી ધીમેધીમે ચાલવાનું શીખવા લાગ્યા છે. આ કાર્ય એક દિગ્ગજ ફ્રેન્ચ ન્યૂરોસાયન્ટિસ્ટ Gregoire Courtine એ કર્યું છે. રિસર્ચ પેપરની લિંક નીચે મૌજૂદ છે.

 

https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5

 

-

તેમણે 2005 માં swiss federal institute of technology માં કરોડરજ્જુની ઇજા ઉપર કાર્ય કરવાનું શરૂ કર્યું. તેમના અનુસાર દુનિયામાં ફિલહાલ લગભગ 50,000 લોકો એવા છે જેઓ કરોડરજ્જુની ઇજાને કારણે લકવાગ્રસ્ત હાલતમાં છે. તેમણે આવા લોકોને ફરી ચાલતા કરવાનું બીડું ઝડપ્યું. આ માટે તેમણે લકવાગ્રસ્ત ઉંદરો ઉપર પ્રયોગો શરૂ કર્યાં. તેમની કરોડરજ્જુમાં ઇલેક્ટ્રિકલ સિગ્નલો એક જગ્યાએથી બીજી જગ્યાએ જઇ નહોતા શકતાં. જેના કારણે તેઓ ચાલી શકતાં ન હતાં. યાદરહે તેમની આ ઇજા repairable ન હતી.

-

હવે આ ઉંદરોને કેવીરીતે ચાલતા કરવા? તેના માટે એક રસ્તો છે....આપણે બહારથી ન્યૂરોન્સને grow કરી કરોડરજ્જુમાં દાખલ કરીએ કે જે ખુબજ મુશ્કેલ કાર્ય છે. ફિલહાલ આપણી પાસે એવી કોઇ ટેકનોલોજી નથી કે બહારથી ન્યૂરોન્સને ઇમ્પ્લાન્ટ કરી શકાય. તેથી Gregoire Courtine એ એક અન્ય વૈજ્ઞાનિકની રિસર્ચનો સહારો લીધો. આ નોબલ પ્રાઇઝ વિજેતા વૈજ્ઞાનિકનું નામ છે Sir Charles Sherrington. તેમણે જણાવ્યુ કે આપણા શરીરમાં એક બીજું નેટવર્ક પણ છે જેને locomotive movement network કહે છે.

-

અર્થાત આપણા શરીરમાં લોકોમોટિવ ન્યૂરોન્સ પણ મૌજૂદ હોય છે. જો લાંબા સમય સુધી શરીરનું જે તે અંગ હલન-ચલન ન કરે તો લોકોમોટિવ ન્યૂરોન્સ નિંદ્રાવસ્થા(sleep mode) માં જતા રહે છે. Gregoire Courtine એ વિચાર્યુ કે આ ન્યૂરોન્સને ફરી જગાડીને ચેતનવંતા કર્યા હોય તો? અને તેમની સહાય વડે કરોડરજ્જુના ન્યૂરોન્સને સાજા કર્યા હોય તો? આ માટે તેમણે એક પ્રયોગ કર્યો.

-

આ પ્રયોગને સરળ રીતે સમજો....એક કારને ચલાવવા માટે ત્રણ વસ્તુની જરૂર છે. (1) ઇંધણ:- આ માટે ઉંદરમાં monoamine modulation કરવામાં આવ્યું. આ ન્યૂરોટ્રાન્સમીટર છે. જેમકે ડોપામાઇન, સેરોટોનિન વગેરે. (2) accelerator:- આ માટે ઉંદરમાં electrical stimulation કરવામાં આવ્યું. એટલેકે ઉંદરને પીઠના ભાગમાં ઇલેક્ટ્રોડ ફીટ કરી લોકોમોટિવ ન્યૂરલ નેટવર્કને ઇલેક્ટ્રિક સિગ્નલ આપવામાં આવ્યા. (3) steering એટલેકે સુકાન:- સુકાન બાબતે Gregoire અજાણ હતાં. તેમને સમજાતું ન હતું કે આખરે સુકાન માટે શેનો ઉપયોગ કરવો? ઇંધણ અને accelerator અપાયા બાદ ઉંદર ધીમેધીમે પોતાના પગ ઉપર ઉભો તો રહેવા માંડ્યો પરંતુ તે આગળ વધીને ચાલી નહતો શકતો કેમકે steering નો હજી પત્તો લાગ્યો ન હતો. ઘણું વિચારાયુ કે એવી કઇ વસ્તુ હશે જે steering નો રોલ અદા કરશે? આખરે તે વસ્તુ મળી અને તે હતી ચોકલેટ!!

-

સાત મહિનાની ટ્રેનિંગ બાદ ઉંદર ચાલતો થયો(જુઓ સમગ્ર પ્રયોગના વિડીયોની લિંક નીચે). ચાલતા થયા બાદ ઉંદરનું પૃથક્કરણ કરાયું, તો ખબર પડી કે ચાલવાની પ્રેક્ટિસ બાદ તેના લોકોમોટિવ ન્યૂરલ નેટવર્ક મગજ સાથે આપોઆપ જોડાઇ ગયા હતાં. અર્થાત અહીં neuroplasticity નજરે ચઢી. મગજના ન્યૂરોન અને લોકોમોટિવ ન્યૂરોનના જોડાણ વચ્ચે એક બીજા ન્યૂરોને જગ્યા લીધી જેમને relay neuron કહે છે. આ ન્યૂરોન્સનું કાર્ય જ બે ન્યૂરોન અથવા સમાન ન્યૂરોનને આપસમાં જોડવાનું હોય છે. અંતે આ પ્રયોગ gert-jan oskam નામક વ્યક્તિ ઉપર કરવામાં આવ્યો અને સફળ રહ્યો.

https://www.google.com/search?q=gregoire+courtine+experiment+on+rat&source=hp&ei=4hrBZIiSEMHehwPF2J_YCA&iflsig=AD69kcEAAAAAZMEo8hui7gT22f6dJI7T9n7A_k4FPPTn&ved=0ahUKEwiIi9zjuKyAAxVB72EKHUXsB4sQ4dUDCAk&uact=5&oq=gregoire+courtine+experiment+on+rat&gs_lp=Egdnd3Mtd2l6IiNncmVnb2lyZSBjb3VydGluZSBleHBlcmltZW50IG9uIHJhdDIFECEYoAEyBRAhGKABMgUQIRigAUjI6wFQAFij4QFwAHgAkAEAmAHUAaABqyuqAQYwLjMzLjK4AQPIAQD4AQHCAgsQABiABBixAxiDAcICERAuGIAEGLEDGIMBGMcBGNEDwgIFEAAYgATCAgsQLhiABBjHARjRA8ICCBAAGIAEGLEDwgILEC4YigUYsQMYgwHCAgsQLhiABBixAxiDAcICCBAuGIAEGLEDwgIFEC4YgATCAgsQLhiDARixAxiABMICCxAAGIoFGLEDGIMBwgILEC4YgAQYxwEYrwHCAgYQABgWGB7CAgcQIRigARgKwgIIECEYFhgeGB3CAgUQABiiBA&sclient=gws-wiz#fpstate=ive&vld=cid:8777e1c0,vid:X9FFzWUInyA

-

આ ટેકનિકમાં વ્યક્તિના મગજ ઉપર બે U આકારના ઇલેક્ટ્રોડ લગાવવામાં આવે છે અને એક ચિપ લગાવવામાં આવે છે જેને brain bridge implant કહે છે. ડો. Gregoire વિચારતા હતાં કે પાવર(બેટરી) હશે ત્યાંસુધી તો કોઇ વાંધો નહીં આવે પરંતુ જ્યારે power failure થશે ત્યારે oskam કઇરીતે ચાલશે? પરંતુ જ્યારે તેના સ્કેન કરવામાં આવ્યા તો જાણવા મળ્યુ કે ઉંદરોની જેમ oskam ના પણ મગજના ન્યૂરોન્સ અને લોકોમોટિવ ન્યૂરોન્સ આપસમાં જોડાઇ ગયા હતાં. માનવ ઇતિહાસમાં આ પ્રથમ કિસ્સો છે જેમાં ટેકનોલોજીની મદદથી એક લકવાગ્રસ્ત માણસ હલન-ચલન કરવા માંડ્યો. આ ટેકનોલોજી હજી પ્રાથમિક અવસ્થામાં છે અને તેણે ઘણી લાંબી મજલ કાપવાની છે.