येल विश्वविद्यालयको नयाँ अध्ययनले मस्तिष्कका ऊर्जा-आश्रित कोशिका अर्थात् न्युरोनहरूमा “ब्याकअप ब्याट्री” को रूपमा कार्य गर्ने प्रणालीको खोज गरिरहेको छ, जसले न्युरोनहरूलाई ऊर्जा संकटका समयमा पनि सक्रिय रहन मद्दत पुर्याउँछ। यस अध्ययनले न्युरोनहरू आफैंले ग्लाइकोजन नामक चिनीको एक रूप भण्डारण गर्ने देखाएको छ, जुन ऊर्जाको मूल स्रोत असफल हुँदा वैकल्पिक इन्धनको रूपमा प्रयोग हुन्छ। सो अध्ययन अमेरिकी वैज्ञानिक पत्रिका Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) मा प्रकाशित भएको हो। परम्परागत रूपमा वैज्ञानिकहरूको धारणा थियो कि ग्लियल कोषहरू, विशेषतः एस्ट्रोसाइटहरू, ऊर्जा भण्डारण गर्ने कार्यमा संलग्न हुन्छन् र आवश्यक पर्दा न्युरोनलाई इन्धन उपलब्ध गराउँछन्। तर, यो अध्ययनले देखाएको छ कि न्युरोनहरू आफैं ऊर्जा भण्डारण गर्ने र त्यसलाई प्रयोग गर्ने क्षमता राख्दछन्, जुन वैज्ञानिक दृष्टिकोणले निकै महत्त्वपूर्ण खोज हो।
अध्ययनका लागि अनुसन्धानकर्ताहरूले Caenorhabditis elegans (C. elegans) नामक सुक्ष्म गोलो किराबाट प्रयोग गरे, जुन जीवविज्ञान र स्नायु अनुसन्धानमा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने मोडल प्रजाति हो। अनुसन्धानकर्ताहरूले HYlight नामक एक जैविक सेन्सरको प्रयोग गरे, जुन ग्लाइकोलाइसिस — अर्थात् चिनीको टुक्रा टुक्रा पारेर ऊर्जा उत्पादन गर्ने प्रक्रिया — मा परिवर्तन हुँदा चम्किने प्रतिक्रिया दिन्छ। यस अध्ययनमा प्रयोग गरिएको उन्नत प्रविधिको सहायताले जीवित किराबाट अक्सिजनको मात्रा मिलाइराख्ने विशेष उपकरण प्रयोग गरी न्युरोनहरू ऊर्जा चापमा कसरी प्रतिक्रिया जनाउँछन् भन्ने प्रत्यक्ष रूपमा विश्लेषण गरियो। यद्यपि न्युरोनहरू ऊर्जा संकटमा परेका थिए, उनीहरूले आन्तरिक रूपमा सञ्चित ग्लाइकोजनलाई इन्धनमा रूपान्तरण गरी काम गर्ने क्षमता देखाए।
मुख्य रूपमा, अनुसन्धानकर्ताहरूले PYGL-1 नामक एक इन्जाइमको भूमिका पहिचान गरे, जुन मानव शरीरमा पाइने glycogen phosphorylase को तुलनात्मक रूपमा समान हो। यो इन्जाइमले ग्लाइकोजनलाई ब्रेकडाउन गरी न्युरोनका लागि आवश्यक ग्लुकोज (ऊर्जा स्रोत) उपलब्ध गराउँछ। जब यो इन्जाइम किराबाट हटाइयो, तब न्युरोनहरूले ऊर्जा संकटका बेलामा पर्याप्त रूपमा कार्य गर्न सकेनन्। तर, जब सोही इन्जाइमलाई केवल न्युरोनमा पुनः सक्रिय पारियो, त्यही कार्यक्षमता पुनः फर्कियो। अनुसन्धानकर्ताहरूले यो प्रक्रिया “glycogen-dependent glycolytic plasticity (GDGP)” भनेर नाम दिएका छन्। यो एउटा यस्तो जैविक रणनीति हो जसले न्युरोनलाई माइटोकन्ड्रिया (कोशिकाको प्रमुख ऊर्जा केन्द्र) ले काम नगरेको अवस्थामा समेत कार्यशील राख्न मद्दत गर्छ। यस्तो अवस्थामा ग्लाइकोजनले सस्तो र सजिलो रूपमा उपलब्ध हुने ऊर्जा स्रोतको रूपमा कार्य गर्छ।
सह–लेखक एरन वुल्फका अनुसार, न्युरोनहरूले दुई किसिमका रणनीति अपनाउँछन् – एउटा ग्लाइकोजनमा आधारित र अर्को त्यसबाहेक। तर ग्लाइकोजनमा आधारित रणनीति विशेष गरी माइटोकन्ड्रिया असफल हुँदा अत्यन्त महत्त्वपूर्ण हुन्छ। यो ‘glycolytic plasticity’ – अर्थात् चिनी तोड्ने प्रक्रिया अनुकूलन गर्ने क्षमता – न्युरोनको लचकता दर्शाउँछ, जसले न्युरोनलाई दवाबमा पनि काम गर्न सक्षम बनाउँछ। “हामीले न्युरोनहरू आफैं आत्मनिर्भर छन् भन्ने प्रमाण प्रस्तुत गरेका छौं,” अनुसन्धानका सह–लेखक मिलिन्द सिंहले भने। यस खोजले न्युरोलोजिकल रोगहरू – जस्तै स्ट्रोक, एपिलेप्सी, र न्युरोडिजेनेरेटिभ अवस्था – मा हुने ऊर्जा असन्तुलनका समस्या समाधान गर्न नयाँ ढोका खोल्ने सम्भावना बोकेको छ।
अनुसन्धान टोलीका प्रमुख वैज्ञानिक तथा येल स्कूल अफ मेडिसिनका प्रोफेसर ड्यानियल कोलोन–रामोसका अनुसार, मांसपेशीजस्तै न्युरोनहरूले पनि ऊर्जा सञ्चय गरेर त्यसलाई आवश्यकता अनुसार प्रयोग गर्न सक्छन्। “यो लचिलोपन मस्तिष्कले चापपूर्ण अवस्थाहरूमा पनि कार्य क्षमतामा कसरी सन्तुलन राख्छ भन्ने बुझ्न अत्यावश्यक छ,” उनले भने। अनुसन्धानमा येल विश्वविद्यालयका अन्य अनुसन्धानकर्ताहरू सारा एमर्सन, इयान जे. गोंजालेज, अञ्जली विश्वनाथ, एनास्टेसिया सिभ्स र रिचर्ड गुडम्यान पनि सहभागी थिए। यो अध्ययनले मस्तिष्कमा ऊर्जा प्रवाह र लचिलोपनसम्बन्धी परम्परागत धारणालाई चुनौती दिँदै नयाँ अनुसन्धान र सम्भावित उपचार पद्धतिहरूको ढोका खोल्नेछ।