मस्तिष्क में दूरी मापने के लिए नए न्यूरल कोड की खोज: हिप्पोकैम्पस में पथ एकीकरण

वैज्ञानिकों ने मस्तिष्क द्वारा तय की गई दूरी को ट्रैक करने के लिए उपयोग किए जाने वाले एक पहले से अज्ञात तंत्र का पता लगाया है। यह तंत्र न्यूरॉन्स की विद्युत गतिविधि में क्रमिक परिवर्तन पर आधारित है। इस प्रक्रिया को 'पथ एकीकरण' (Path Integration) कहा जाता है और यह अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि इसके बाधित होने पर अक्सर अल्जाइमर रोग जैसी स्थितियों के शुरुआती चरणों में ही मरीज़ों में भटकाव (Disorientation) की समस्या उत्पन्न हो जाती है।

फ्लोरिडा के जुपिटर में स्थित मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर न्यूरोसाइंसेज (MPFI) के शोधकर्ताओं ने महत्वपूर्ण प्रयोग किए। उन्होंने चूहों को एक आभासी वातावरण में प्रशिक्षित किया, जहाँ उन्हें बाहरी संकेतों या लैंडमार्क्स का उपयोग करने की अनुमति नहीं थी। इसका अर्थ था कि जानवरों को केवल अपनी आंतरिक गति संवेदनाओं पर निर्भर रहकर तय की गई दूरी का सटीक अनुमान लगाना था। इस अध्ययन में, स्नातक छात्र राफेल हेल्डमैन और शोध समूह के प्रमुख एवं वरिष्ठ लेखक श्यूए वांग शामिल थे। उन्होंने हिप्पोकैम्पस—मस्तिष्क के उस क्षेत्र में जो अपनी 'स्थान कोशिकाओं' (Place Cells) के लिए जाना जाता है—हजारों न्यूरॉन्स के विद्युत संकेतों को रिकॉर्ड किया।

विश्लेषण से यह स्पष्ट हुआ कि अधिकांश न्यूरॉन्स किसी विशिष्ट स्थान या समय बिंदु को कोड नहीं कर रहे थे। इसके बजाय, वे दो विपरीत प्रकार के बढ़ते गतिविधि पैटर्न प्रदर्शित कर रहे थे, जो सीधे तय की गई दूरी से जुड़े थे। न्यूरॉन्स का एक समूह उच्च स्पंदन दर (firing rate) के साथ शुरुआत करता था, जो चूहे के आगे बढ़ने के साथ धीरे-धीरे कम होती जाती थी। वहीं, दूसरी कोशिकाओं के समूह ने विपरीत गति दिखाई, जिसमें तय किए गए पथ की लंबाई बढ़ने के साथ उनकी गतिविधि धीरे-धीरे बढ़ती गई।

गतिविधि के ये दो प्रकार मिलकर एक द्विफेज़ीय कोड (two-phase code) बनाते हैं। इसमें गति शुरू होने का संकेत देने वाला एक तीव्र प्रारंभिक परिवर्तन शामिल होता है, जिसके बाद तय की गई दूरी की गणना के लिए एक धीमी ढलान आती है। यह तंत्र दूरी के आकलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, मानो मस्तिष्क आंतरिक रूप से एक ओडोमीटर (दूरी मापने वाला यंत्र) चला रहा हो।

इस तंत्र का महत्व तब सिद्ध हुआ जब शोधकर्ताओं ने ऑप्टोजेनेटिक्स का उपयोग करके इन न्यूरल सर्किटों के कार्य में बाधा डाली। इस हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप चूहों की दूरी का सटीक आकलन करने की क्षमता में गंभीर गड़बड़ी देखी गई। अंत 2025 में प्रकाशित एक शोध ने इन सर्किटों के कोशिकीय घटकों को और स्पष्ट किया: सोमाटोस्टैटिन (SST) व्यक्त करने वाले इंटरन्यूरॉन्स पहले बढ़ते न्यूरॉन समूह को प्रभावित करते हैं, जबकि पार्वल्बुमिन (PV) व्यक्त करने वाले इंटरन्यूरॉन्स दूसरे समूह को नियंत्रित करते हैं।

स्थानिक नेविगेशन के मूल तंत्र को समझना मौलिक रूप से आवश्यक है, क्योंकि पथ एकीकरण कार्यक्षमता में कमी अक्सर अल्जाइमर रोग का सबसे प्रारंभिक सूचक होती है। मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर फ्लोरिडा, जो उत्तरी अमेरिका में मैक्स प्लैंक सोसायटी की पहली और एकमात्र संस्था है, न्यूरल सर्किटों की संरचना और कार्यप्रणाली पर गहन शोध जारी रखे हुए है। टीम के भविष्य के प्रयास इन बढ़ते पैटर्न की उत्पत्ति का विस्तार से अध्ययन करने पर केंद्रित होंगे, जिससे क्षणिक अनुभव के स्थायी स्मृति में रूपांतरण की प्रक्रिया की अधिक संपूर्ण व्याख्या मिल सकेगी।