समझाया: स्पर्श के विज्ञान को समझने के लिए नोबेल

डेविड जूलियस और अर्डेम पटापाउटियन ने उस तंत्र की पहचान की जिसके माध्यम से स्पर्श डिटेक्टर तंत्रिका तंत्र के साथ संवाद करते हैं। दवा के लिए उनके शोध के निहितार्थ क्या हैं?

अमेरिकी वैज्ञानिक डेविड जूलियस (बाएं) और अर्देम पटापाउटियन।

जिन पांच इंद्रियों के माध्यम से मनुष्य अपने आसपास की दुनिया को देखता और अनुभव करता है, वह सर्वविदित है। मानव शरीर के अंदर के आंतरिक तंत्र जिसके माध्यम से हम प्रकाश, ध्वनि, गंध और स्वाद के बारे में जागरूक और प्रतिक्रिया करते हैं, कई दशकों से काफी अच्छी तरह से समझा गया है। स्पर्श के माध्यम से हम कैसे महसूस करते हैं - गर्म या ठंडे, निचोड़ या तनाव या शारीरिक दर्द की भावना की समझ - वैज्ञानिकों को लंबे समय तक नहीं मिला।

जब तक संयुक्त राज्य अमेरिका में स्वतंत्र रूप से काम कर रहे डेविड जूलियस और अर्डेम पटापाउटियन ने 1990 के दशक के अंत और 2000 के दशक की शुरुआत में हमारे शरीर में टच डिटेक्टरों का पता लगाने के लिए खोजों की एक श्रृंखला बनाई और जिस तंत्र के माध्यम से वे तंत्रिका तंत्र के साथ संवाद करते हैं और पहचान करते हैं और प्रतिक्रिया करते हैं। एक विशेष स्पर्श के लिए। उनके अभूतपूर्व शोध के लिए, जो अभी भी जारी है, 66 वर्षीय जूलियस और 54 वर्षीय पटापाउटियन को सोमवार को फिजियोलॉजी में 2021 के नोबेल पुरस्कार के संयुक्त विजेता घोषित किया गया।

फिजियोलॉजी नोबेल की घोषणा की जाने वाली विज्ञान में पहली है। भौतिकी में नोबेल पुरस्कार की घोषणा मंगलवार को की जाएगी, इसके एक दिन बाद रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार की घोषणा की जाएगी।

सेंसर

जूलियस और पटापाउटियन को पुरस्कार से सम्मानित किया गया है तापमान और स्पर्श के लिए रिसेप्टर्स की उनकी खोजों के लिए . सीधे शब्दों में कहें, तो उन्होंने मानव शरीर में आणविक सेंसर की खोज की जो गर्मी और यांत्रिक दबाव के प्रति संवेदनशील होते हैं, और हमें गर्म या ठंडा महसूस करते हैं, या हमारी त्वचा पर किसी तेज वस्तु का स्पर्श करते हैं।

कृत्रिम सेंसर आज की दुनिया में परिचित हैं। थर्मामीटर एक बहुत ही सामान्य तापमान संवेदक है। एक कमरे में, एक मेज या बिस्तर गर्मी के संपर्क में आने पर भी तापमान में बदलाव को नहीं देख पाएगा, लेकिन एक थर्मामीटर होगा। इसी तरह, मानव शरीर में, सभी अणुओं को इसके संपर्क में आने पर गर्मी का एहसास नहीं होता है। केवल बहुत विशिष्ट प्रोटीन ही करते हैं, और यह उनका काम है कि वे इस संकेत को तंत्रिका तंत्र तक पहुंचाएं, जो तब उचित प्रतिक्रिया को ट्रिगर करता है। वैज्ञानिकों को पता था कि इस तरह के सेंसर मौजूद होने चाहिए, लेकिन जब तक जूलियस ने पहले हीट रिसेप्टर की खोज नहीं की, तब तक वे उनकी पहचान नहीं कर पाए।

यह एक बहुत ही मौलिक खोज थी। 1990 के दशक के अंत में जूलियस द्वारा ऊष्मा ग्राही की पहचान तापमान के प्रति संवेदनशीलता के लिए सैकड़ों जीनों की बहुत कठिन जांच के माध्यम से हुई। आज, हमारे पास बहुत ही कुशल कंप्यूटर और मॉडल हैं जो काम को कम कर सकते हैं, और प्रक्रिया को तेजी से ट्रैक कर सकते हैं, लेकिन उन दिनों बहुत श्रमसाध्य शोध की आवश्यकता थी। उस पहली खोज ने कई अन्य रिसेप्टर्स की पहचान की। जैसे गर्मी के प्रति संवेदनशील रिसेप्टर्स होते हैं, वैसे ही कुछ ऐसे भी होते हैं जो ठंडक को महसूस कर सकते हैं। और फिर भी अन्य, जो दबाव महसूस कर सकते हैं। मानेसर में नेशनल ब्रेन रिसर्च सेंटर के एक न्यूरोसाइंटिस्ट दीपांजन रॉय ने कहा, अब हम इनमें से कई को जानते हैं।

यांत्रिकी

गर्मी, या ठंड, और दबाव को महसूस करने की मानवीय क्षमता उन कई डिटेक्टरों के काम करने से बहुत अलग नहीं है जिनसे हम परिचित हैं। एक स्मोक डिटेक्टर, उदाहरण के लिए, एक निश्चित सीमा से अधिक धुएं को महसूस करने पर अलार्म भेजता है। इसी तरह, जब कुछ गर्म, या ठंडा, शरीर को छूता है, तो गर्मी रिसेप्टर्स तंत्रिका कोशिकाओं की झिल्ली के माध्यम से कैल्शियम आयनों जैसे कुछ विशिष्ट रसायनों को पारित करने में सक्षम बनाते हैं। यह एक गेट की तरह है जो एक बहुत ही विशिष्ट अनुरोध पर खुलता है। कोशिका के अंदर रसायन के प्रवेश से विद्युत वोल्टेज में एक छोटा सा परिवर्तन होता है, जिसे तंत्रिका तंत्र द्वारा उठाया जाता है।

रिसेप्टर्स का एक पूरा स्पेक्ट्रम है जो तापमान की विभिन्न श्रेणियों के प्रति संवेदनशील होते हैं। जब अधिक गर्मी होती है, तो आयनों के प्रवाह की अनुमति देने के लिए अधिक चैनल खुलते हैं, और मस्तिष्क उच्च तापमान को समझने में सक्षम होता है। इसी तरह की चीजें तब होती हैं जब हम किसी बेहद ठंडी चीज को छूते हैं, पुणे में इंडियन इंस्टीट्यूट ऑफ साइंस एजुकेशन एंड रिसर्च के न्यूरोसाइंटिस्ट औरनब घोष ने कहा।

घोष ने कहा कि ये रिसेप्टर्स न केवल बाहरी स्पर्श के प्रति संवेदनशील थे, बल्कि शरीर के अंदर तापमान या दबाव में बदलाव का भी पता लगा सकते थे।

फिजियोलॉजी या मेडिसिन के लिए नोबेल

जब हमारे शरीर का तापमान इष्टतम स्तर से विचलित हो जाता है, उदाहरण के लिए, एक प्रतिक्रिया होती है। शरीर इष्टतम, या कोर, तापमान पर वापस जाने का प्रयास करता है। ऐसा केवल इसलिए होता है क्योंकि गर्मी के रिसेप्टर्स तापमान में बदलाव को महसूस करने में सक्षम होते हैं, और तंत्रिका तंत्र इसे बहाल करने की कोशिश करता है, उन्होंने कहा।

लेकिन यह बिलकुल भी नहीं है। उदाहरण के लिए, जब हमारा मूत्राशय भर जाता है, तो मूत्राशय में दबाव बढ़ जाता है। दबाव में यह परिवर्तन दबाव रिसेप्टर्स द्वारा महसूस किया जाता है और तंत्रिका तंत्र को रिले किया जाता है जो स्वयं को राहत देने की इच्छा पैदा करता है। घोष ने कहा कि रक्तचाप में परिवर्तन एक समान तरीके से महसूस किया जाता है, और उपचारात्मक कार्रवाई शुरू की जाती है। यही कारण है कि इन रिसेप्टर्स की खोज हमारे शरीर के कार्य करने के तरीके के बारे में हमारी समझ के लिए इतनी मौलिक हैं।

चिकित्सीय प्रभाव

शरीर क्रिया विज्ञान में सफलता के परिणामस्वरूप अक्सर बीमारियों और विकारों से लड़ने की क्षमता में सुधार होता है। यह किस तरह से भिन्न नहीं है। जैसा कि संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान में पीएचडी स्नेहा शशिधर ने बताया, इन रिसेप्टर्स की पहचान उनके कामकाज को विनियमित करने की संभावना को खोलती है। उदाहरण के लिए, ऐसे रिसेप्टर्स हैं जो हमें दर्द महसूस कराते हैं। यदि इन रिसेप्टर्स को दबाया जा सकता है, या कम प्रभावी बनाया जा सकता है, तो व्यक्ति को कम दर्द महसूस होता है।

पुराना दर्द मौजूद है कई बीमारियां और विकार हैं। पहले दर्द का अनुभव एक रहस्य था। लेकिन जैसा कि हम इन रिसेप्टर्स को अधिक से अधिक समझते हैं, यह संभव है कि हम उन्हें इस तरह से विनियमित करने की क्षमता हासिल करें कि दर्द कम से कम हो, उसने कहा।

घोष ने कहा, वास्तव में इस क्षेत्र में पहले से ही शोध चल रहा था। यह संभव है कि अगली पीढ़ी के दर्द निवारक इस तरह से काम करें, उन्होंने कहा कि कई अन्य चिकित्सीय प्रभाव भी थे, जिनमें हस्तक्षेप भी शामिल हैं जो कैंसर या मधुमेह जैसी बीमारियों के उपचार में उपयोगी हो सकते हैं।

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