प्रकाश द्वारा सक्रिय पैर की नसें गतिशीलता बहाल करने के लिए नया मार्ग प्रदान करती हैं: नई ऑप्टोजेनेटिक तकनीक अंगों की गति को बहाल करने में मदद कर सकती है, मांसपेशियों में कंपन का इलाज करें

ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना उन तंत्रिकाओं पर निर्भर करती है जिन्हें ऑप्सिन नामक प्रकाश-संवेदनशील शैवाल प्रोटीन को व्यक्त करने के लिए आनुवंशिक रूप से इंजीनियर किया गया है. ये प्रोटीन तंत्रिका आवेगों जैसे विद्युत संकेतों को नियंत्रित करते हैं - अनिवार्य रूप से, उन्हें चालू और बंद करना - जब वे प्रकाश की कुछ तरंग दैर्ध्य के संपर्क में आते हैं.

इन ऑप्सिन को पैर की दो प्रमुख नसों में व्यक्त करने के लिए इंजीनियर चूहों और चूहों का उपयोग करना, शोधकर्ता एक एलईडी पर स्विच करके कृन्तकों के टखने के जोड़ के ऊपर और नीचे की गति को नियंत्रित करने में सक्षम थे जो या तो त्वचा पर जुड़ा हुआ था या पैर के भीतर प्रत्यारोपित किया गया था.

यह पहली बार है कि किसी अंग को शक्ति प्रदान करने के लिए "क्लोज्ड-लूप" ऑप्टोजेनेटिक सिस्टम का उपयोग किया गया है, शोधकर्ताओं ने कहा. क्लोज्ड-लूप सिस्टम उन तंत्रिकाओं के संकेतों के जवाब में अपनी उत्तेजना को बदलते हैं जिन्हें वे सक्रिय कर रहे हैं, "ओपन-लूप" सिस्टम के विपरीत जो शरीर से प्रतिक्रिया का जवाब नहीं देते हैं.

कृन्तकों के मामले में, टखने के जोड़ के कोण और मांसपेशियों के तंतुओं की लंबाई में परिवर्तन सहित विभिन्न संकेत टखने की गति को नियंत्रित करने के लिए उपयोग की जाने वाली प्रतिक्रिया थी. यह एक प्रणाली है, श्रीनिवासन ने कहा, "जो वास्तविक समय में हम जो होना चाहते हैं और वास्तव में क्या हो रहा है, के बीच त्रुटि को देखता है और कम करता है।"

टहलने बनाम स्प्रिंट

ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना ने भी विद्युत उत्तेजना की तुलना में चक्रीय गति के दौरान कम थकान का कारण बना, एक तरह से जिसने शोध दल को चौंका दिया. विद्युत प्रणालियों में, बड़े-व्यास के अक्षतंतु पहले सक्रिय होते हैं, उनकी बड़ी और ऑक्सीजन की भूखी मांसपेशियों के साथ, छोटे अक्षतंतु और मांसपेशियों पर जाने से पहले. ऑप्टोजेनेटिक उत्तेजना विपरीत तरीके से काम करती है, बड़े तंतुओं पर जाने से पहले छोटे अक्षतंतु को उत्तेजित करना.

“जब आप धीरे चल रहे हों, आप केवल उन छोटे तंतुओं को सक्रिय कर रहे हैं, लेकिन जब आप स्प्रिंट चलाते हैं, आप बड़े तंतुओं को सक्रिय कर रहे हैं,"श्रीनिवासन ने समझाया. "विद्युत उत्तेजना पहले बड़े तंतुओं को सक्रिय करती है", तो यह ऐसा है जैसे आप चल रहे हैं लेकिन आप स्प्रिंट करने के लिए आवश्यक सारी ऊर्जा का उपयोग कर रहे हैं. यह जल्दी से थका देने वाला है क्योंकि आप जरूरत से ज्यादा हॉर्सपावर का इस्तेमाल कर रहे हैं। ”

वैज्ञानिकों ने प्रकाश प्रेरित प्रणाली में एक और जिज्ञासु पैटर्न देखा जो विद्युत प्रणालियों के विपरीत था. "जब हम ये प्रयोग करते रहे, विशेष रूप से विस्तारित अवधि के लिए, हमने यह वास्तव में दिलचस्प व्यवहार देखा,"श्रीनिवासन ने कहा". "हम सिस्टम को वास्तव में अच्छा प्रदर्शन देखने के आदी हैं, और फिर समय के साथ थकान. लेकिन यहां हमने देखा कि यह वास्तव में अच्छा प्रदर्शन करता है, और फिर थक गया, लेकिन अगर हम अधिक समय तक चलते रहे तो सिस्टम ठीक हो गया और फिर से अच्छा प्रदर्शन करना शुरू कर दिया। ”

यह अप्रत्याशित पलटाव इस बात से संबंधित है कि नसों में ऑप्सिन गतिविधि कैसे चक्रित होती है, एक तरह से जो पूरी प्रणाली को पुन: उत्पन्न करने की अनुमति देता है, वैज्ञानिकों ने निष्कर्ष निकाला.

कम थकान के साथ शामिल, ऑप्टोजेनेटिक सिस्टम लंबे समय तक मोटर संचालन जैसे रोबोटिक एक्सोस्केलेटन के लिए एक अच्छा भविष्य फिट हो सकता है जो पक्षाघात वाले कुछ लोगों को चलने की इजाजत देता है, या अपक्षयी मांसपेशी रोगों वाले लोगों के लिए दीर्घकालिक पुनर्वास उपकरण के रूप में, श्रीनिवासन ने सुझाव दिया.

मनुष्यों में छलांग लगाने की विधि के लिए, शोधकर्ताओं को शरीर के भीतर गहरी नसों तक प्रकाश पहुंचाने के सर्वोत्तम तरीकों के साथ प्रयोग करने की आवश्यकता है, साथ ही मानव तंत्रिकाओं में ऑप्सिन को सुरक्षित और कुशलता से व्यक्त करने के तरीके खोजें.

"पहले से ही कुछ हैं 300 जीन थेरेपी का उपयोग कर परीक्षण, और कुछ परीक्षण जो आज ऑप्सिन का उपयोग करते हैं, इसलिए निकट भविष्य में इसकी संभावना है,"श्रीनिवासनी ने कहा.

स्रोत: एचटीटीपी://news.mit.edu, बेकी हामो द्वारा