विकासात्मक और प्लास्टिसिटी तंत्रिका विज्ञान

विकासात्मक और प्लास्टिसिटी तंत्रिका विज्ञान इस बात का अध्ययन करता है कि तंत्रिका तंत्र विकास के दौरान कैसे बनता है और अनुभव, चोट और उम्र बढ़ने के जवाब में जीवन भर कैसे बदलता रहता है। यह न्यूरॉन्स की उत्पत्ति और विभेदन, सर्किट की वायरिंग, और गतिविधि द्वारा उन सर्किटों को फिर से आकार देने की क्षमता को जोड़ता है, मस्तिष्क को एक ऐसी संरचना के रूप में मानता है जिसे इकट्ठा किया जाता है और फिर लगातार नया रूप दिया जाता है, न कि स्थिर।

Definition

विकासात्मक और प्लास्टिसिटी तंत्रिका विज्ञान उन प्रक्रियाओं का अध्ययन है जो तंत्रिका तंत्र का निर्माण करती हैं और जो विकास, परिपक्वता, उम्र बढ़ने और चोट से उबरने के दौरान गतिविधि और अनुभव द्वारा इसके सर्किटों को संशोधित करने की अनुमति देती हैं।

Scope

यह क्षेत्र तंत्रिका ऊतक के जीवनकाल में पाठक को उन्मुख करता है: न्यूरॉन्स कैसे उत्पन्न और निर्दिष्ट होते हैं, समय-सीमित महत्वपूर्ण अवधियाँ कैसे खुलती और बंद होती हैं, अनुभव कैसे स्थायी सर्किट परिवर्तन को प्रेरित करता है, उम्र बढ़ने वाला मस्तिष्क कैसे क्षीण होता है और संरक्षित होता है, और क्षति के बाद कार्य कैसे ठीक हो सकता है। यह तंत्रिका विज्ञान के भीतर एक बुनियादी-विज्ञान डोमेन का एक संदर्भ अवलोकन है और नैदानिक मार्गदर्शन प्रदान नहीं करता है।

Sub-topics

• मस्तिष्क का बुढ़ापा और न्यूरोप्रोटेक्शन
• महत्वपूर्ण अवधियाँ और संवेदनशील खिड़कियाँ
• अनुभव-निर्भर प्लास्टिसिटी
• तंत्रिका विकास और विभेदन
• पुनर्प्राप्ति और पुनर्वास तंत्रिका जीव विज्ञान

Core questions

• न्यूरॉन्स कैसे उत्पन्न होते हैं, निर्दिष्ट होते हैं और कार्यशील सर्किटों में कैसे एकत्रित होते हैं?
• कुछ प्रकार के सीखने और सर्किट शोधन समय-सीमित महत्वपूर्ण अवधियों तक ही क्यों सीमित होते हैं?
• अनुभव तंत्रिका सर्किटों में स्थायी संरचनात्मक और कार्यात्मक परिवर्तन कैसे छोड़ता है?
• उम्र बढ़ने वाले मस्तिष्क की गिरावट को क्या प्रेरित करता है, और कौन सी प्रक्रियाएँ इसे बचाती हैं?
• किस तंत्र द्वारा तंत्रिका तंत्र चोट के बाद कार्य को पुनः प्राप्त करता है?

Key concepts

• न्यूरोजेनेसिस और न्यूरोनल विभेदन
• गतिविधि-निर्भर सर्किट शोधन
• महत्वपूर्ण और संवेदनशील अवधियाँ
• अनुभव-निर्भर प्लास्टिसिटी
• सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी
• मस्तिष्क का बुढ़ापा और बुढ़ापे के हॉलमार्क
• कार्य की वसूली और न्यूरोरिहैबिलिटेशन

Mechanisms

जीवन भर, वही तर्क दोहराया जाता है: तंत्रिका सर्किट पैटर्न वाली गतिविधि द्वारा आकार लेते हैं। विकास के दौरान, न्यूरॉन्स उत्पन्न होते हैं और विभेदित होते हैं, फिर एक्सॉन का विस्तार करते हैं और सिनैप्स बनाते हैं जिन्हें विद्युत गतिविधि के अनुसार छांटा और परिष्कृत किया जाता है, ताकि प्रारंभिक संरचना उपयोग द्वारा गढ़ी जाए (Katz & Shatz, 1996)। परिभाषित अवधियों के भीतर, प्लास्टिसिटी बढ़ जाती है और फिर बाधित हो जाती है क्योंकि निरोधात्मक सर्किट परिपक्व होते हैं और आणविक ब्रेक जमा होते हैं, जिससे महत्वपूर्ण अवधियाँ उत्पन्न होती हैं (Hensch, 2005)। परिपक्व मस्तिष्क में, अनुभव सिनैप्टिक शक्ति और कनेक्टिविटी को संशोधित करना जारी रखता है, जबकि उम्र बढ़ने से सेलुलर और आणविक परिवर्तनों का एक प्रगतिशील सेट आता है जो इस क्षमता को नष्ट कर देता है (Lopez-Otin et al., 2013)। चोट के बाद, अवशिष्ट प्लास्टिसिटी कार्य की आंशिक वसूली का समर्थन करती है, जिस आधार पर न्यूरोरिहैबिलिटेशन कार्य करता है (Langhorne et al., 2009)।

Clinical relevance

इस क्षेत्र के सिद्धांत इस बात को रेखांकित करते हैं कि चिकित्सक और वैज्ञानिक न्यूरोडेवलपमेंटल स्थितियों, उम्र से संबंधित संज्ञानात्मक गिरावट और स्ट्रोक या मस्तिष्क की चोट के बाद ठीक होने को कैसे समझते हैं। यह प्रविष्टि उस जीव विज्ञान का वर्णन करती है जो इन क्षेत्रों को सूचित करता है और पुनर्वास प्लास्टिसिटी का कैसे उपयोग करता है; यह तंत्र पर संदर्भ सामग्री है और व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

Evidence & guidelines

इस क्षेत्र में साक्ष्य विकास और प्लास्टिसिटी के मूलभूत पशु और सेलुलर अध्ययनों, मानव इमेजिंग और घाव अध्ययनों, और पुनर्वास के नैदानिक ​​परीक्षणों तक फैले हुए हैं। व्यवस्थित समीक्षाएँ स्ट्रोक के बाद मोटर रिकवरी और इसे समर्थन देने वाले हस्तक्षेपों के बारे में ज्ञात जानकारी को सारांशित करती हैं (Langhorne et al., 2009)।

History

यह क्षेत्र बीसवीं सदी के काम से विकसित हुआ है जिसमें दिखाया गया है कि संवेदी अनुभव विकासशील कॉर्टेक्स को आकार देता है, सबसे प्रसिद्ध रूप से हबेल और वीज़ेल के बिल्ली के बच्चों में दृश्य अभाव के अध्ययन, जिन्होंने कॉर्टिकल प्लास्टिसिटी की समय-सीमित खिड़कियों का प्रदर्शन किया। वयस्क न्यूरोजेनेसिस की खोज, महत्वपूर्ण अवधियों का आणविक विच्छेदन, और उम्र बढ़ने को परिभाषित हॉलमार्क के एक सेट के रूप में तैयार करने से बाद में इस क्षेत्र को एक जीवनकाल के खाते में विस्तारित किया गया कि तंत्रिका तंत्र कैसे बनता है, बनाए रखा जाता है और नया रूप दिया जाता है।

Key figures

• Carla Shatz
• Takao Hensch
• David Hubel
• Torsten Wiesel

Seminal works

• katz-shatz-1996
• hensch-2005
• lopez-otin-2013

Frequently asked questions

क्या विकास के बाद मस्तिष्क स्थिर हो जाता है, या यह बदलता रहता है?

यह बदलता रहता है। जबकि व्यापक वास्तुकला विकास के दौरान स्थापित होती है, सर्किट जीवन भर अनुभव द्वारा संशोधित होते रहते हैं, और अवशिष्ट प्लास्टिसिटी सीखने और चोट के बाद आंशिक वसूली का समर्थन करती है, हालांकि परिवर्तन की क्षमता आमतौर पर उम्र के साथ घट जाती है।

यह क्षेत्र न्यूरोडेवलपमेंटल और न्यूरोडीजेनेरेटिव रोग से कैसे संबंधित है?

यह इस बात का बुनियादी जीव विज्ञान प्रदान करता है कि सर्किट कैसे बनते हैं, अनुकूलित होते हैं और क्षीण होते हैं, जो इस बात को रेखांकित करता है कि अव्यवस्थित विकास और उम्र से संबंधित अध: पतन को कैसे समझा जाता है; यह क्षेत्र स्वयं नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय यांत्रिक संदर्भ सामग्री है।