ফোটন কণা ও নিউরন।।২৬ অক্টোবর ২০২৬

আলোর ফোটন ব্যবহার করে নির্দিষ্ট নিউরনের বৈদ্যুতিক কার্যকলাপ বাড়ানো বা কমানো যায়।এর সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ পদ্ধতির নাম অপটোজেনেটিক্স (Optogenetics)।** তবে সাধারণ মস্তিষ্কে আলো ফেললেই নির্বাচিত নিউরন নিয়ন্ত্রণ করা যায় না—এই পদ্ধতিতে আগে নির্দিষ্ট নিউরনকে আলোতে সাড়া দেওয়ার উপযোগী করতে হয়।গবেষণায় এইভাবে মিলিসেকেন্ডের স্তরে নিউরনের সংকেত নিয়ন্ত্রণ করা হয়েছে।

বিষয়টি বুঝতে প্রথমে নিউরনের বিদ্যুৎ এবং আলোর মধ্যে সম্পর্কটি বোঝা দরকার।

১. নিউরন কীভাবে সংকেত তৈরি করে?

নিউরনের বাইরের আবরণকে বলে কোষঝিল্লি বা cell membrane।এর ভিতরে ও বাইরে সোডিয়াম, পটাশিয়াম, ক্লোরাইডের মতো আয়নের বণ্টন আলাদা থাকে।এই পার্থক্য থেকেই ঝিল্লির দুই পাশে বৈদ্যুতিক বিভব তৈরি হয়।

বিশ্রামরত অনেক নিউরনের ভিতরের বিভব বাইরের তুলনায় প্রায় −৭০ মিলিভোল্ট, যদিও সব নিউরনের ক্ষেত্রে একই নয়।

ঝিল্লিতে থাকা আয়ন চলাচলের দরজা—ion channel—খুললে এই বিভব বদলে যায়।উপযুক্ত মাত্রায় পরিবর্তন হলে নিউরন একটি ক্ষণস্থায়ী বৈদ্যুতিক সংকেত তৈরি করে।একে বলে action potential বা spike।

তাই নিউরন নিয়ন্ত্রণের একটি উপায় হলো: কখন কোন আয়ন চ্যানেল খুলবে, তা নিয়ন্ত্রণ করা।

২. ফোটন কীভাবে সেই দরজা খোলে?

অপটোজেনেটিক্সে নিউরনের ঝিল্লিতে বিশেষ আলোসংবেদনশীল প্রোটিন তৈরি করানো হয়।এগুলোর অনেককেই বলা হয় opsin।

উদাহরণ: Channelrhodopsin-2 বা ChR2।

এই প্রোটিনের সঙ্গে যুক্ত থাকে আলো শোষণ করতে পারে এমন একটি ছোট অণু—retinal।উপযুক্ত আলোর ফোটন শোষণ করলে retinal-এর গঠন বদলে যায়।তার ফলে প্রোটিনটির গঠনও বদলে আয়ন চলাচলের পথ খুলে যায়।

অর্থাৎ ফোটন সরাসরি নিউরনের মধ্যে “নির্দেশ” লিখে দেয় না।আলো প্রথমে একটি অণুকে পরিবর্তন করে; সেই পরিবর্তন আয়ন চলাচল এবং শেষে বৈদ্যুতিক সংকেতকে প্রভাবিত করে।ChR2 ব্যবহার করে স্তন্যপায়ী প্রাণীর নিউরনে এমন দ্রুত নিয়ন্ত্রণের গুরুত্বপূর্ণ প্রমাণ প্রকাশিত হয় ২০০৫ সালে।

৩. আলো দিয়ে নিউরন সক্রিয় করা ও দমন করা—দুটিই সম্ভব

কোন আলোতে কী হবে, তা নির্ভর করে নিউরনে কোন প্রোটিন রয়েছে তার ওপর।

এখানে “অন–অফ সুইচ” কথাটি একটি সহজ উপমা।বাস্তবে ফল নির্ভর করে আয়নের ঘনত্ব, নিউরনের অবস্থা এবং প্রোটিনটি কোষের কোন অংশে আছে তার ওপর।বিশেষ করে ক্লোরাইড চ্যানেল খুললেই সব পরিস্থিতিতে দমন হবে—এমন নয়; এই কারণে কোষদেহে নির্দিষ্টভাবে প্রোটিন পৌঁছানোর পদ্ধতিও তৈরি হয়েছে।

৪. কোন নিউরন আলোতে সাড়া দেবে তা কীভাবে ঠিক করা হয়?

গবেষকেরা নির্বাচিত নিউরনে আলোসংবেদনশীল প্রোটিন তৈরির জিনগত নির্দেশনা পৌঁছে দেন।গবেষণায় এর জন্য পরিবর্তিত ভাইরাল বাহক বা জিনগতভাবে প্রস্তুত প্রাণী ব্যবহার করা হয়।

এখানে দুটি বিষয় আলাদা:

• জিনগত নির্বাচন: কোন ধরনের কোষে প্রোটিন তৈরি হবে?
• আলোর অবস্থান: কোন এলাকার কোষে আলো পৌঁছাবে?

এই দুটিকে মিলিয়ে নির্দিষ্ট নিউরনগোষ্ঠীকে প্রভাবিত করা যায়।একই স্থানে পাশাপাশি থাকা সব নিউরনকে সমানভাবে সক্রিয় করার দরকার হয় না।

তবে যে নিউরনে সরাসরি আলো কাজ করে,সেটি অন্য নিউরনের সঙ্গে যুক্ত।ফলে পরবর্তী প্রভাব পুরো নেটওয়ার্কে ছড়াতে পারে।

৫. মাথার গভীরে আলো পৌঁছানো হয় কীভাবে?

মস্তিষ্ক স্বচ্ছ নয়।ত্বক, মাথার হাড়, রক্ত এবং মস্তিষ্কের টিস্যু আলো শোষণ ও ছড়িয়ে দেয়।

তাই গবেষণায় ব্যবহার করা হয়:

• অপটিক্যাল ফাইবার: নির্দিষ্ট স্থানের কাছে আলো পৌঁছাতে।
• ক্ষুদ্র LED বা আলোকযন্ত্র: স্থানীয় আলোক উদ্দীপনার জন্য।
• বিশেষ মাইক্রোস্কোপ ও ফোকাস করা আলো: প্রস্তুত গবেষণা ব্যবস্থায় ছোট অঞ্চল বা কোষ লক্ষ্য করতে।

লাল আলোর কিছু সুবিধা আছে: নীল আলোর তুলনায় টিস্যুতে কম ছড়ায় এবং রক্তে তুলনামূলক কম শোষিত হয়।সেই কারণে লাল আলোতে সক্রিয় হয় এমন opsin তৈরি করা হয়েছে।কিন্তু লাল আলো ভালো প্রবেশ করে মানেই মানুষের মাথার বাইরে থেকে গভীর মস্তিষ্কের যেকোনো নিউরন নিখুঁতভাবে নিয়ন্ত্রণ করা যাবে—এমন নয়।

৬. কতটা সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণ সম্ভব?

উপযুক্ত ব্যবস্থায় গবেষকেরা নির্ধারণ করতে পারেন:

• কখন উদ্দীপনা শুরু হবে;
• কতক্ষণ থাকবে;
• কী ছন্দে আলোর পালস দেওয়া হবে;
• কোন কোষগোষ্ঠী সক্রিয় বা দমিত হবে।

তবে প্রতিটি আলোর পালস মানেই ঠিক একটি spike—এমন নিশ্চয়তা নেই।প্রোটিনের প্রতিক্রিয়ার গতি,নিউরনের অবস্থা এবং আলোর বৈশিষ্ট্য ফল বদলায়।

একটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্যও আছে: দমনকারী নিউরনকে সক্রিয় করলে তার সংযোগে থাকা অন্য নিউরনের কার্যকলাপ কমতে পারে। অর্থাৎ একটি কোষে উত্তেজনা বাড়লেও নেটওয়ার্কের অন্য অংশে দমন ঘটতে পারে।প্রাণীতে নির্দিষ্ট inhibitory neuron-কে আলো দিয়ে সক্রিয় ও নিষ্ক্রিয় করার গবেষণা হয়েছে।

৭. জিনগত পরিবর্তন ছাড়াও কি আলো প্রভাব ফেলতে পারে?

পারে, তবে সেগুলোকে অপটোজেনেটিক্সের সঙ্গে এক করে দেখা ঠিক হবে না।

ইনফ্রারেড উদ্দীপনার গবেষণায় জল আলো শোষণ করে দ্রুত স্থানীয় উত্তাপ সৃষ্টি করা এবং কোষঝিল্লির বৈদ্যুতিক ধারকত্ব পরিবর্তনের প্রমাণ পাওয়া গেছে।

PBM-এর ক্ষেত্রে মাইটোকন্ড্রিয়ার কার্যক্রমসহ বিভিন্ন সম্ভাব্য প্রক্রিয়া নিয়ে গবেষণা চলছে।মানুষের কিছু নিয়ন্ত্রিত পরীক্ষায় working memory-তে উন্নতি দেখা গেছে; তবে এমন ফল থেকে “আলো দিয়ে বুদ্ধি বা স্মৃতিশক্তি নিশ্চিতভাবে বাড়ানো যায়” বলা যায় না।কার্যপ্রণালি, দীর্ঘমেয়াদি ফল এবং কোন অবস্থায় কতটা উপকার হয়—এসব আরও যাচাই দরকার।

৮. মানুষের ক্ষেত্রে কী অর্জন হয়েছে?

একটি উল্লেখযোগ্য উদাহরণ হলো রেটিনায় অপটোজেনেটিক চিকিৎসা।

২০২১ সালের একটি গবেষণায় retinitis pigmentosa-তে দৃষ্টিশক্তি হারানো একজন রোগীর রেটিনার ganglion cell-এ ChrimsonR নামের আলোসংবেদনশীল প্রোটিন তৈরির ব্যবস্থা করা হয়।বিশেষ চশমা দৃশ্য ধারণ করে উপযোগী আলোকসংকেতে রূপান্তর করত।প্রশিক্ষণের পর রোগী কিছু বস্তু শনাক্ত ও অবস্থান নির্ণয় করতে পেরেছিলেন।

এটি ছিল আংশিক কার্যকর দৃষ্টি ফিরে পাওয়ার প্রমাণ, স্বাভাবিক দৃষ্টি সম্পূর্ণ ফিরে পাওয়া নয়।রেটিনা স্নায়ুতন্ত্রের অংশ হলেও চোখে আলো পৌঁছানো এবং মাথার গভীরে আলো পৌঁছানো ভিন্ন সমস্যা।

৯. তাহলে কি আলো দিয়ে মানুষের চিন্তা নিয়ন্ত্রণ করা যায়?

নির্দিষ্ট নিউরনের কার্যকলাপ বদলানো এবং মানুষের ইচ্ছেমতো চিন্তা,স্মৃতি বা সিদ্ধান্ত তৈরি করা এক বিষয় নয়।

চিন্তা ও আচরণ বহু নিউরনের বিস্তৃত, পরিবর্তনশীল নেটওয়ার্কের ফল।একটি কোষগোষ্ঠীকে সক্রিয় করে কোনো আচরণে ভূমিকা পরীক্ষা করা যায়; সেটি থেকে মানুষের মাথায় যেকোনো চিন্তা “লিখে দেওয়া” সম্ভব বলে সিদ্ধান্ত নেওয়া যায় না।

তাই অপটোজেনেটিক্সকে বোঝার সবচেয়ে কার্যকর উপায় হলো:এটি মস্তিষ্কের নির্দিষ্ট সার্কিটে হস্তক্ষেপ করে সেই সার্কিট কী কাজ করে, তা পরীক্ষার একটি শক্তিশালী গবেষণাপদ্ধতি। সাধারণ আলো, মোবাইলের পর্দা বা ঘরোয়া লেজার দিয়ে একই কাজ করা যায় না।নিজের চোখ বা মাথায় শক্তিশালী লেজার দিয়ে পরীক্ষা করাও নিরাপদ নয়।

VOTE @bangla.witness as witness

OR

SET @rme as your proxy

|| Join Heroism Discord Server for more Details ||

---

ধন্যবাদ।সবাই ভালো থাকবেন।

|| Community Page | Discord Group ||

---

Beauty of Creativity. Beauty in your mind.
Take it out and let it go.
Creativity and Hard working. Discord

PUSS COIN:BUY/SELL