മനുഷ്യ മസ്തിഷ്കം... രണ്ട് വ്യത്യസ്ത അവയവങ്ങൾ!

നൂറ്റാണ്ടുകളായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ തലച്ചോറിനെ ഒരു സമഗ്രമായ ഒരേയൊരു അവയവമായി കണക്കാക്കിയിരുന്നു. എന്നാൽ സ്റ്റാൻഫോർഡ് സർവകലാശാലയുടെ മെഡിക്കൽ സ്കൂളിന്റെ നേതൃത്വത്തിൽ നടത്തിയ ഒരു ഗവേഷണ പഠനം, നാം തലച്ചോർ എന്ന് വിളിക്കുന്നത് യഥാർത്ഥത്തിൽ ദശലക്ഷക്കണക്കിന് വർഷങ്ങളായി സ്വതന്ത്രമായി വികസിച്ച രണ്ട് വ്യത്യസ്ത അവയവങ്ങളാണെന്ന് നിഗമനത്തിലെത്തി. ദശാബ്ദങ്ങളായി നിലനിന്ന, വികാസത്തിന്റെ ആദ്യഘട്ടത്തിൽ ഒരേയൊരു പ്രാഥമിക കോശത്തിൽ നിന്നാണ് തലച്ചോറിന്റെ എല്ലാ ഭാഗങ്ങളും ഉണ്ടാകുന്നത് എന്ന അനുമാനത്തെ ഈ കണ്ടെത്തൽ തലകീഴാക്കുന്നു.

നാച്ചർ ന്യൂറോസയൻസ് എന്ന ജേണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച പഠനമനുസരിച്ച്, മനുഷ്യ തലച്ചോർ പഴയ രണ്ട് നാഡീവ്യവസ്ഥകളുടെ സംയോജനമാണ്: ഹൃദയമിടിപ്പ്, ശ്വാസോച്ഛ്വാസം തുടങ്ങിയ മറ്റ് പ്രവർത്തനങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കുന്ന കൂടുതൽ അടിസ്ഥാനപരമായ ഒരു ഭാഗവും, മനുഷ്യനെ മറ്റുള്ളവയിൽ നിന്ന് വേർതിരിച്ചുനിർത്തുകയും കവിത, ഗണിതം, സ്വന്തം ഉത്പത്തിയെക്കുറിച്ചുള്ള ചോദ്യങ്ങൾ ഉയർത്തുക എന്നിവ സാധ്യമാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന മറ്റൊരു ഭാഗവും. വികാസ ജീവശാസ്ത്രത്തിലെ അസോസിയേറ്റ് പ്രൊഫസറായ ഡോ. കെയ്ൽ ലൂ, പഠനത്തിന്റെ നേതാവ്, ട്രോംബ്രെയിൻ (forebrain) ഉണ്ടാകുന്നത് റോംബ്രെയിൻ (hindbrain) ഉണ്ടാകുന്ന കോശത്തിൽ നിന്ന് പൂർണ്ണമായും വ്യത്യസ്തമായ ഒരു പ്രാഥമിക കോശത്തിൽ നിന്നാണെന്ന് ആദ്യമായി തെളിയിച്ചതായി ടീം സ്ഥിരീകരിച്ചതായി വ്യക്തമാക്കി.

പൂർണ്ണവളർച്ചയെത്തിയ മനുഷ്യ തലച്ചോർ മൂന്ന് പ്രധാന മേഖലകൾ ചേർന്നതാണ്: ഫ്രോണ്ടൽ (മുന്നിലുള്ളത്), മിഡ്ബ്രെയിൻ (മധ്യത്തിലുള്ളത്), ഹിൻഡ്ബ്രെയിൻ (പിന്നിലുള്ളത്). ഭാഷ, ബോധം, അമൂർത്തമായ യുക്തി എന്നിവയുൾപ്പെടെയുള്ള ഉയർന്ന തലത്തിലുള്ള ചിന്ത ഫ്രോണ്ടൽ ഭാഗമാണ് നിയന്ത്രിക്കുന്നത്. ഹിൻഡ്ബ്രെയിൻ തലയോട്ടിയുടെ പിൻഭാഗത്തായി സ്ഥിതിചെയ്യുകയും ശ്വാസോച്ഛ്വാസം, ഉറക്കം, ഹൃദയമിടിപ്പ്, പട്ടിണിയുടെ ആഗ്രഹം തുടങ്ങിയ സ്വയം പ്രവർത്തിക്കുന്ന ജീവനാഡി പ്രവർത്തനങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. കൂടാതെ, സംസാരത്തിനും വിഴുങ്ങലിനും സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്ന മുഖപേശികളെയും നാവിനെയും തൊണ്ടയെയും നിയന്ത്രിക്കുന്ന നാഡീകോശങ്ങളും ഇതിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു.

മീയുലേഷൻ (gastrulation) എന്ന ഗർഭാവസ്ഥയിലെ വികാസ ഘട്ടത്തിലെ ആദ്യ നിമിഷങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു പഠനത്തിൽ നിന്നാണ് ഈ ഗവേഷണ മുന്നേറ്റം ഉണ്ടായത്; ഈ ഘട്ടത്തിൽ ശരീരം രൂപപ്പെടാൻ തുടങ്ങുന്നു. ഗവേഷണത്തിന്റെ ആദ്യ രചയിതാക്കളായ കാറോലിൻ ഡെൻഡ്സും റിയൻ ജോഖായും, ഹിൻഡ്ബ്രെയിൻ ഫ്രോണ്ടൽ, മിഡ്ബ്രെയിൻ എന്നിവയുടെ വികാസ പാതയ്ക്ക് സമാന്തരമായി ഒരു വ്യത്യസ്ത വികാസ പാതയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുകയും അതിൽ നിന്ന് ശാഖകൾ പിരിയുകയും ചെയ്യുന്നില്ല എന്ന കണ്ടെത്തലിലെത്തി. പൂച്ചക്കുട്ടികളുടെ ഗർഭാവസ്ഥകൾ പരിശോധിച്ചപ്പോൾ താഴെ പറയുന്ന കാര്യങ്ങൾ വ്യക്തമായി:

ജോഖായ് സൂചിപ്പിച്ചത്, മുൻ ശ്രമങ്ങൾ മുന്നേറ്റ മസ്തിഷ്കത്തിന്റെയും മധ്യ മസ്തിഷ്കത്തിന്റെയും പ്രാഥമിക കോശങ്ങളെ പിന്നിലെ മസ്തിഷ്കത്തിലേക്ക് മാറ്റാൻ ശ്രമിച്ചതാകാം എന്നാണ്; പഠനം ഇത് അസാധ്യമാണെന്ന് തെളിയിക്കുന്നു. ഈ അറിവിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഗവേഷകർ ആദ്യമായി മൾട്ടിപോട്ടന്റ് മനുഷ്യ സ്റ്റെം സെല്ലുകളെ പിന്നിലെ മസ്തിഷ്കത്തിലെ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ മോട്ടോർ ന്യൂറോണുകളായി മാറ്റാൻ വിജയിച്ചു. ഇവ പ്രവർത്തനക്ഷമമായ വൈദ്യുത തരംഗങ്ങളായ ആക്ഷൻ പൊട്ടൻഷ്യലുകളുടെ തരംഗങ്ങൾ പ്രകടിപ്പിച്ചു, മുഖ പേശികളെയും ഗലവസ്തിയെയും നിയന്ത്രിക്കുന്ന പിന്നിലെ മസ്തിഷ്കത്തിന്റെ ഭാഗങ്ങളെ സവിശേഷമാക്കുന്ന പ്രോട്ടീനുകൾ ഉത്പാദിപ്പിച്ചു.

550 ദശലക്ഷം വർഷത്തെ പരിണാമം പരിഗണിച്ചപ്പോൾ, ടീം ചിക്കൻ, സിബ്രാഫിഷ്, ഓക്ക് വേമുകളിൽ (ഒഷ്യാൻ താഴ്വരയിൽ ജീവിക്കുന്ന ചെറിയ ജീവികൾ, മനുഷ്യരുമായി ഒരു പഴയ പൂർവ്വികനെ പങ്കിടുന്നു) ഒരേ ഉത്ഭവ പാറ്റേൺ കണ്ടെത്തി. പഠനം പറയുന്നത്, മനുഷ്യരിൽ നിന്ന് 600 മുതൽ 700 ദശലക്ഷം വർഷം മുമ്പ് വേർപെട്ട ജെല്ലിഫിഷുകൾക്ക് ശരീരത്തിന്റെ രണ്ട് വ്യത്യസ്ത ഭാഗങ്ങളിൽ രണ്ട് നാഡീവ്യവസ്ഥകളുണ്ടെന്നാണ്. ലോ പറഞ്ഞത്, പരിണാമം സാധ്യതയുള്ള രണ്ട് നിലവിലുള്ള നാഡീവ്യവസ്ഥകളെ സ്ഥലപരമായി അടുപ്പിച്ചതാകാം എന്നാണ്; മസ്തിഷ്കം ഒരു ഒരേയൊരു അവയവമായിരിക്കുന്നത് കൂടുതൽ കാര്യക്ഷമമാകാം, എന്നാൽ ജീവികൾ ഈ പ്രാഥമിക രീതി സ്വീകരിക്കുന്നു.

ഈ ഫലങ്ങൾ ബ്രെയിൻസ്റ്റെം രോഗങ്ങളുടെ പഠനത്തിന് പുതിയ വഴികൾ തുറക്കുന്നു. സ്പൈനൽ മസ്ക്യുലർ അട്രോഫി കുട്ടികളിൽ ഒരു വയസ്സിന് താഴെയുള്ളവരിൽ മരണത്തിനുള്ള പ്രധാന ജനിതക കാരണങ്ങളിൽ ഒന്നാണ്. അമ്യോട്രോഫിക് ലാറ്ററൽ സ്ക്ലീറോസിസ് സാധാരണയായി 40 മുതൽ 70 വയസ്സ് വരെ പ്രായത്തിൽ രോഗനിർണയം നടത്തുന്നു, ഇത് മുന്നേറ്റ മസ്തിഷ്കത്തെയും പിന്നിലെ മസ്തിഷ്കത്തെയും ഒരേസമയം ബാധിക്കുന്നു. ഈ രോഗങ്ങളിൽ, പിന്നിലെ മസ്തിഷ്കത്തിലെ ചില പ്രത്യേക ന്യൂറോണുകൾ ഘട്ടം ഘട്ടമായി പ്രവർത്തനം നിർത്തുന്നു; രോഗിക്ക് ഗലവസ്തിയുടെ കഴിവ് നഷ്ടപ്പെടുന്നു, ഇത് പൾമണറി ഇൻഫെക്ഷനിലേക്കും, തുടർന്ന് ശ്വസന കഴിവ് നഷ്ടപ്പെടലിലേക്കും നയിച്ചേക്കാം. രോഗികളിൽ നിന്ന് ജീവനുള്ള ബ്രെയിൻസ്റ്റെം ടിഷ്യൂ ലഭ്യമാക്കാൻ ഗവേഷകർക്ക് കഴിയാത്തതിനാൽ, ഈ രോഗങ്ങളുടെ പഠനം ഏതാണ്ട് അസാധ്യമായിരുന്നു.

കൂടാതെ, പഠനം സ്തൂലതയ്ക്കുള്ള ചികിത്സയുമായി ഒരു പ്രതീക്ഷിക്കാത്ത ബന്ധവും ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. തലച്ചോറിന്റെ പിൻഭാഗത്തെ പ്രദാനത്തിൽ വിശപ്പ് നിയന്ത്രിക്കുന്ന സർക്യൂട്ടുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു; സെമഗ്ലുടൈഡ് പോലുള്ള ഭാരം കുറയ്ക്കുന്ന മരുന്നുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് ഇത്തരം സർക്യൂട്ടുകൾ വഴിയാണ്. രോഗങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ഈ മനസ്സിലാക്കലിനും പുനരുജ്ജീവന ചികിത്സകളിലേക്കുള്ള പ്രവർത്തനത്തിനുമായി ഗവേഷകർക്ക് ഇപ്പോൾ ഒരു മാതൃക ലഭിച്ചിട്ടുണ്ടെന്ന് ജോഖായ് അഭിപ്രായപ്പെട്ടു. സ്പൈനൽ കോർഡിന്റെ വികാസപരമായ ഉത്ഭവം നിർണ്ണയിക്കാനും രണ്ട് രോഗങ്ങളും തലച്ചോറിന്റെ പിൻഭാഗത്തെ ന്യൂറോണുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നുവെന്ന് മനസ്സിലാക്കാനുമായി ടീം പഠനങ്ങൾ വികസിപ്പിക്കാൻ ഉദ്ദേശിക്കുന്നു; ഇതിൽ കാലിഫോർണിയ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട് ഓഫ് ടെക്നോളജിയും സാൻ ഫ്രാൻസിസ്കോയിലെ കാലിഫോർണിയ യൂണിവേഴ്സിറ്റിയും ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഗവേഷകർ പങ്കെടുക്കുന്നു.