समन्वय (भाग ४)

||३||

चित्त-स्पंदन
("स्पंदन लहरींच्या लयीतून घेतलेला 'जाणीवे'च्या तळाचा वेध”)

"जेव्हा मेंदूतील न्यूरॉन्सच्या स्पंदनांची लय विश्वाच्या मूळ स्पंदनांशी जुळते, तेव्हा विज्ञानाच्या सीमा ओलांडून 'जाणीवे'चा प्रवास सुरू होतो. हा ब्लॉग म्हणजे केवळ वैद्यकीय संशोधनाची नोंद नसून, स्पंदनशास्त्राच्या माध्यमातून मानवी चित्ताचा घेतलेला एक सखोल शोध आहे.”

समन्वय लेखमालिका: भाग ३

बाबांचे निदान झाल्यानंतर रोहितने ताबडतोब त्यांच्यावर उपचार सुरू केले. त्यात औषधोपचारांबरोबरच बाबा आणि आई दोघांसाठीही समुपदेशनाचा समावेश होता. समुपदेशकांची मदत असली तरीही दोघांसाठीही हा मोठा धक्का होता, आणि तो पचवायला त्या दोघांनाही वेळ लागणार होता. खरे सांगायचे तर मला स्वतःलाच हा धक्का पचवणे अवघड जात होते. त्यात कितीही इच्छा असली तरी मी लगेच उठून पुण्याला जाऊ शकत नव्हतो. विद्यापीठाचे शैक्षणिक सत्र संपल्यानंतरच म्हणजे डिसेंबरमध्ये मला पुण्यात जाता येणार होते. मधल्या दीड महिन्यात मी अल्झायमर या विषयावरील शक्य तितके शोधनिबंध वाचून काढले. पण जसजसे मी वाचत गेलो, तसतसे माझ्या मनातले नैराश्य अधिकच गडद होत गेले.

अल्झायमरवरील उपलब्ध उपचार मेंदूत साठत जाणारा कचरा (Amyloid plaques) काढायला मदत करतात. पण तो कचरा मुळात मेंदूत का साठतो आहे आणि तो साठू नये म्हणून काय करता येईल, या दृष्टीने अजून पुरेसे संशोधन झालेले नाही. जसजसे या प्रथिनांच्या कचऱ्याचे आवरण न्यूरॉन्सभोवती गहिरे होत जाते, तसतसे ते गुदमरायला लागतात आणि त्यांचे संदेशवहन थांबते. जितके जास्त न्यूरॉन्स अशा पद्धतीने निकामी होतात, तितका स्मृतीभ्रंश वाढत जातो. त्यामुळे जसजसा plaque साठण्याचा वेग वाढतो, तसतशी औषधांची परिणामकारकता कमी होत जाते. हे म्हणजे लाकूड कुजून भोक पडणाऱ्या होडीची जुजबी डागडुजी करून तिला समुद्रात सोडण्यासारखे आहे. लाटांच्या माऱ्यापुढे अशी होडी किती वेळ तग धरू शकेल?

सुरुवातीला अल्झायमरमध्ये स्मृती पूर्णपणे नष्ट होत नाही, तर त्या स्मृतीपर्यंत पोहोचणारे मार्ग (Synaptic Connections) केवळ कमकुवत झालेले असतात. त्यामुळे न्यूरॉन्स 'फायर' होणे थांबवतात. अशा वेळी योग्य बाह्य उत्तेजना (Neuromodulation) मिळाली, तर या थकलेल्या न्यूरॉन्सना पुन्हा कामाला लावणे शक्य असते. न्यूरॉन्सना अशी बाह्य उत्तेजना देण्याचे हे तंत्रज्ञान आता बऱ्यापैकी विकसित झाले आहे. आम्ही म्हणजे मी आणि माझी टीम एका वेगळ्या संदर्भात त्याचाच अभ्यास करत होतो. माझ्या दृष्टीने सर्वात मोठी विडंबना ही होती की, अल्झायमरवरील उपचारांसाठी अजून त्याचा म्हणावा तसा वापर होत नव्हता.

हे Neuromodulation नक्की कसे काम करते, असा प्रश्न ज्यांना पडला असेल त्यांच्यासाठी सोप्या भाषेत सांगायचे तर न्युरोमॉड्युलेशन म्हणजे मेंदूच्या विशिष्ट पेशींना बाह्य उत्तेजना देऊन त्यांच्या कामाची पद्धत पूर्ववत करणे. मानवी मेंदू हा एका अवाढव्य इलेक्ट्रिक सर्किटसारखा असतो. जर एखादे कनेक्शन विस्कळीत किंवा बंद झाले असेल, तर बाहेरून सूक्ष्म लहरी वापरून ते पुन्हा सक्रिय करता येते. सध्या वैद्यकीय क्षेत्रात यासाठी 'डीप ब्रेन स्टिम्युलेशन' (DBS) हे तंत्र वापरले जाते. पण ते Invasive आहे; म्हणजे त्यात मेंदूच्या आत प्रत्यक्ष वायर्स टाकाव्या लागतात, जे खूप क्लिष्ट आणि जोखमीचे असते.

‘थर्मोजेनेटिक्स' (Thermogenetics) हे न्यूरोमॉड्युलेशनचे अधिक प्रगत, बिनतारी आणि नॉन-इन्व्हेसिव्ह रूप आहे. यामध्ये अतिसूक्ष्म उष्णतेचा नियंत्रित वापर केला जातो. विशिष्ट जनुकीय तंत्रज्ञानाचा वापर करून मेंदूच्या न्यूरॉन्सवर एक प्रकारचे थर्मल स्विचेस बसवले जातात, जे तापमानातील सूक्ष्म बदलाला प्रतिसाद देऊ शकतात. बाहेरून सोडलेल्या विशिष्ट रेडिओ फ्रिक्वेन्सी लहरी कवटीच्या हाडातून विनासायास आत जातात आणि लक्ष्यित न्यूरॉन्सचे तापमान अवघ्या ०.५ ते १ अंशाने वाढवतात. तापमानातील हा नियंत्रित बदल त्या स्विचेसची कळ दाबून न्यूरॉन्स मधील बंद पडलेले संदेशवहन पुन्हा सुरू करण्यासाठी पुरेसा ठरतो; ज्यामुळे मेंदूच्या नाजूक उतींना कोणतीही इजा न होता संदेशवहन पूर्ववत करता येते.

आमच्या लॅबमध्ये हे साध्य करण्यासाठी आम्ही प्रगत Viral Vectors विकसित केले होते. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, निसर्गातील निरुपद्रवी विषाणूंची क्षमता वापरून मेंदूच्या पेशींचे सॉफ्टवेअर अपडेट करण्याचा तो एक प्रोग्राम होता. हे सुरक्षित जैविक वाहक न्यूरॉन्सच्या केंद्रकात शिरून त्यांच्या बाह्य आवरणावर TRP Channels नावाची उष्णता संवेदनशील प्रथिने तयार करण्याची आज्ञा देतात. ही प्रथिने न्यूरॉन्सवर बसवलेल्या सूक्ष्म थर्मल स्विचेससारखी काम करतात. अशा प्रकारे, कवटी उघडून मेंदूला कोणतीही भौतिक इजा न करता, आम्ही वायरलेस पद्धतीने पेशींची कार्यक्षमता पुन्हा जागवू शकत होतो.

हे हे तंत्रज्ञान वापरून आम्ही अपघातात अवयव गमावलेल्या व्यक्तींसाठी नैसर्गिक स्पर्श आणि तापमानाची संवेदना परत मिळवून देणारे कृत्रिम अवयव विकसित करण्याच्या प्रयत्नात होतो. उदाहरणार्थ, एखाद्या आईला तिच्या बाळाच्या गालांचा मऊ, उबदार स्पर्श पुन्हा पूर्वीसारखाच अनुभवता यावा. या संपूर्ण यंत्रणेची अंतिम चाचणी आमच्या प्रयोगशाळेतील ‘चार्ली’ नावाच्या माकडावर सुरू होती. चार्लीच्या मेंदूतील 'सोमॅटोसेन्सरी कॉर्टेक्स' (Somatosensory Cortex) या भागात आम्ही ही तापमान-संवेदनशील प्रथिने सक्रिय केली होती. ही सगळी प्रक्रिया मिलिसेकंदांत घडून, चार्लीला होणारी वाढलेल्या तापमानाची आणि स्पर्शाची जाणीव 'रिअल-टाइम'मध्ये मोजणे हे आमचे उद्दिष्ट होते.

मग स्वाभाविकच तुमच्या मनात असा प्रश्न येईल की, हे इतके उपयुक्त तंत्रज्ञान वापरून अल्झायमरवरील उपचार आधी का विकसित होऊ शकले नव्हते? विज्ञानापुढे मुख्यत्वे तीन मोठी आव्हाने होती:

(१) प्रणालीची जटिलता (Distributed Network vs Localized Sense): स्पर्श ही तुलनेने एक स्थानिक संवेदना आहे; तिचा मेंदूतील पत्ता ठरलेला असतो सोमॅटोसेन्सरी कॉर्टेक्स (somatosensory cortex). पण स्मृती ही साधी संवेदना नसून एक अत्यंत गुंतागुंतीची उच्च संज्ञानात्मक प्रक्रिया (Higher-order Cognitive Function) आहे. एखादी आठवण मेंदूच्या एका विशिष्ट कप्प्यात बंद नसून, ती अनेक न्यूरल सर्किट्समध्ये विखुरलेली असते. त्यामुळे नेमक्या कोणत्या भागावर उपचार करायचे, हा मोठा पेच असतो.

(२) हिप्पोकॅम्पसची खोली आणि संवेदनशीलता: नव्या स्मृतींची नोंद ठेवणारे मुख्य केंद्र असलेला हिप्पोकॅम्पस हा कवटीच्या पृष्ठभागापासून मेंदूच्या अगदी खोल भागात वसलेला आहे. पृष्ठभागावरील सोमॅटोसेन्सरी भागाला सूक्ष्म उष्णतेचा ट्रिगर देणे सोपे असते; मात्र मेंदूच्या इतर पेशींना कोणतीही इजा न पोहोचवता, त्या खोलवरच्या नाजूक भागाचे तापमान केवळ ०.५ ते १ अंशाने नियंत्रित रीतीने वाढवणे हे अभियांत्रिकीदृष्ट्या मोठे आव्हान होते.

(३) न्यूरल कोडिंगची अनिश्चितता: स्पर्शाचा विद्युत सिग्नल डिकोड करणे विज्ञानाला जमले आहे. पण एखादी विशिष्ट आठवण नेमक्या कोणत्या न्यूरॉन्सच्या firing pattern मध्ये आणि कोणत्या कोडमध्ये सुरक्षित आहे, हे आजही विज्ञानासाठी एक न उलगडलेले गूढ आहे.

हे तीन अडथळे एकाच वेळी पार करण्याची क्षमता विकसित केली, तरच थर्मोजेनेटिक तंत्रज्ञान वापरून अल्झायमरवर उपचार करणे शक्य होणार होते.

डॉ. दीपंकर तेलंग, PhD
सहाय्यक प्राध्यापक, न्यूरोलॉजी विभाग
संचालक, The Center for Resonant Neuromodulation
हॉपकिन्स युनिव्हर्सिटी स्कूल ऑफ मेडिसिन
बाल्टिमोर, MD २१२३५, USA
dtelang@hopkins.edu.md