ज़ेब्राफ़िश, मेडाका और फ़िरोज़ा किलिफ़िश मानव न्यूरोडीजेनेरेटिव/न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों को समझने के लिए भाग 5

5. छोटी मछलियों में मानव न्यूरोडेवलपमेंटल विकार

मानव न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों का निदान किसी व्यक्ति के व्यवहार और समाज के बीच सापेक्ष संबंध के आधार पर किया जाता है, जैसे कि विकासात्मक विशेषताएँ और सामाजिक जीवन में कठिनाइयाँ, न कि आनुवंशिक निदान या एमआरआई स्कैन जैसे बायोमार्कर के आधार पर [123]।

न्यूरोडेवलपमेंटल डिसऑर्डर बचपन के दौरान तंत्रिका तंत्र के विकास में कुछ कठिनाइयों या बाधाओं को संदर्भित करता है, जो बच्चे के शारीरिक, संज्ञानात्मक और व्यवहारिक विकास को प्रभावित करते हैं। यह बीमारी बच्चों में आम है और कई बच्चे इससे प्रभावित होते हैं। हालाँकि, न्यूरोडेवलपमेंटल डिसऑर्डर का मतलब यह नहीं है कि बच्चे जीवन भर प्रभावित रहेंगे। वैज्ञानिक हस्तक्षेप और पारिवारिक देखभाल के साथ, बच्चे स्वस्थ रूप से विकसित होकर वयस्क बन सकते हैं।

याददाश्त मनुष्य की महत्वपूर्ण संज्ञानात्मक क्षमताओं में से एक है। यह हमारे दैनिक जीवन और अध्ययन कार्य का एक अभिन्न अंग है। स्मृति पर न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों का प्रभाव मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं में प्रकट होता है: सबसे पहले, न्यूरोडेवलपमेंटल विकार बच्चों की सीखने की क्षमता को प्रभावित कर सकते हैं। क्योंकि तंत्रिका तंत्र का विकास प्रभावित होता है, बच्चे को भाषा और संचार संबंधी कठिनाइयाँ हो सकती हैं, जिससे बच्चे के लिए शिक्षक द्वारा सिखाए गए ज्ञान और सीखने की सामग्री को समझना मुश्किल हो सकता है। साथ ही, बच्चों को सीखने की प्रक्रिया के दौरान एकाग्रता की कमी हो सकती है और कार्यों को पूरा करने पर ध्यान केंद्रित करने में कठिनाई हो सकती है, जिसका असर उनकी याददाश्त पर भी पड़ेगा।

दूसरा, न्यूरोडेवलपमेंटल विकार बच्चे की सामाजिकता और भावनाओं को प्रबंधित करने की क्षमता को प्रभावित कर सकते हैं। इससे बच्चों को साथियों के साथ बातचीत करने और उनके साथ गहरे संबंध बनाने में कठिनाई हो सकती है। यह सामाजिक और भावनात्मक स्वास्थ्य समस्या बच्चे की मानसिक अस्थिरता का कारण बन सकती है, जो याददाश्त को प्रभावित कर सकती है।

हालाँकि, न्यूरोडेवलपमेंटल डिसऑर्डर का मेमोरी पर कुछ असर पड़ता है, लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि बच्चों में अच्छी मेमोरी स्किल नहीं हो सकती। वैज्ञानिक हस्तक्षेप और पारिवारिक देखभाल से बच्चे धीरे-धीरे इन कठिनाइयों को दूर कर सकते हैं। माता-पिता अपने बच्चों को उनकी ज़रूरतों के हिसाब से अच्छी पढ़ाई की आदतें बनाने में मदद कर सकते हैं, लक्षित ट्यूशन दे सकते हैं और शिक्षकों के साथ मिलकर अपने बच्चों के विकास और वृद्धि के लिए एक अच्छा माहौल बना सकते हैं।

इसके अलावा, बच्चों को उनके लिए उपयुक्त कुछ खेल गतिविधियों, संगीत गतिविधियों आदि में भाग लेने से भी उनके शारीरिक और बौद्धिक विकास को लाभ मिल सकता है। यह उनकी सामाजिक और भावनात्मक क्षमताओं को मजबूत करने में भी मदद कर सकता है, जिससे उनकी याददाश्त में सुधार हो सकता है।

संक्षेप में, न्यूरोडेवलपमेंटल डिसऑर्डर का बच्चों की याददाश्त पर एक निश्चित प्रभाव हो सकता है, लेकिन यह बच्चे के स्वस्थ विकास को प्रभावित नहीं करता है। वैज्ञानिक हस्तक्षेप और पारिवारिक देखभाल के माध्यम से, बच्चे धीरे-धीरे बाधाओं को दूर कर सकते हैं, अच्छी याददाश्त कौशल विकसित कर सकते हैं और उपयोगी प्रतिभाओं में विकसित हो सकते हैं। यह देखा जा सकता है कि हमें याददाश्त में सुधार करने की आवश्यकता है, और सिस्टांच डेजर्टिकोला याददाश्त में काफी सुधार कर सकता है, क्योंकि सिस्टांच डेजर्टिकोला न्यूरोट्रांसमीटर के संतुलन को भी नियंत्रित कर सकता है, जैसे कि एसिटाइलकोलाइन और विकास कारकों के स्तर को बढ़ाना। ये पदार्थ याददाश्त और सीखने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं। इसके अलावा, सिस्टांच डेजर्टिकोला रक्त प्रवाह में भी सुधार कर सकता है और ऑक्सीजन वितरण को बढ़ावा दे सकता है, जो यह सुनिश्चित कर सकता है कि मस्तिष्क को पर्याप्त पोषक तत्व और ऊर्जा मिले, जिससे मस्तिष्क की जीवन शक्ति और धीरज में सुधार हो।

याददाश्त बढ़ाने के लिए सप्लीमेंट्स के बारे में जानें

तंत्रिका-विकासात्मक विकारों के अध्ययन के लिए छोटी मछलियों का उपयोग करने की एक सीमा यह है कि यह संभव नहीं है कि छोटी मछलियाँ उन मानव तंत्रिका-विकासात्मक विकारों के लिए नैदानिक ​​मानदंडों को पूरा कर सकें।

यद्यपि मनुष्यों के जटिल उच्च-क्रम कार्यों को ज़ेब्राफिश पर लागू करना कठिन है, लेकिन हाल के वर्षों में ऐसी रिपोर्टें आई हैं कि व्यवहार विश्लेषण को लागू करके, जो मानव सामाजिक प्रतिक्रियाओं का अनुकरण करता है, ज़ेब्राफिश को न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों के लिए एक मॉडल पशु के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है।

इसके अलावा, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया जा चुका है, न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों के लिए एक मॉडल पशु के रूप में प्रयोगशाला में छोटी मछलियों की उपयोगिता ने सेलुलर और आणविक पैमाने से लेकर ऊतक, विकासात्मक और व्यवहार विश्लेषण तक लगातार अवलोकन के संदर्भ में कई दिलचस्प निष्कर्षों को जन्म दिया है। ऑटिज्म स्पेक्ट्रम विकार (ASD) सबसे आम न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों में से एक है।

हालाँकि ASD का रोगजनन स्थापित नहीं किया गया है, लेकिन ASD के रोगियों के व्यापक आनुवंशिक विश्लेषण से प्राप्त निष्कर्षों को एकत्रित किया गया है, और ASD की शुरुआत के लिए जोखिम जीन का एक डेटाबेस बनाया गया है। SFARI (https://gene.sfari.org/; 30 नवंबर 2021 को एक्सेस किया गया), संयुक्त राज्य अमेरिका में साइमन फाउंडेशन द्वारा संचालित एक डेटाबेस, संदर्भ के लिए उपलब्ध है। वर्तमान में जोखिम तीव्रता द्वारा वर्गीकृत 1023 पंजीकृत जीन हैं।

इसके अलावा, ध्यान-घाटे/अति सक्रियता विकार (एडीएचडी) के रोगजनन में आनुवंशिक कारकों को पहचाना गया है, और हाल के वर्षों में, जीनोम-वाइड एसोसिएशन विश्लेषण के मेटा-विश्लेषण से निष्कर्ष एकत्रित हुए हैं [124-126]। निम्नलिखित जीन के ज़ेब्राफ़िश उत्परिवर्ती मॉडल का उपयोग करके शोध रिपोर्टों का सारांश है जो इन न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों (तालिका 2) से जुड़े माने जाते हैं।

DYRK1A एक सेरीन/थ्रेओनीन काइनेज है जो मस्तिष्क के विकास और कार्य के लिए आवश्यक है, और डाउन सिंड्रोम में इस प्रोटीन का अतिसक्रियण देखा गया है [133]। ​​इसके अलावा, DYRK1A SFARI डेटाबेस में स्कोर 1 से संबंधित है और इसे ASD के लिए अत्यधिक प्रासंगिक जोखिम जीन माना जाता है। किम एट अल. ने DYRK1A के ऑर्थोलॉग, Dyrk1aa नॉकआउट ज़ेब्राफ़िश को उत्पन्न और विश्लेषित किया।

उन्होंने दर्शाया कि वयस्क नॉकआउट मछली में माइक्रोसेफेली (सूक्ष्मशिरक्तता) पाई गई, व्यवहार विश्लेषण से पता चला कि नॉवेल टैंक परीक्षण से चिंता व्यवहार में कमी आई, तथा शोलिंग परीक्षण और सामाजिक वरीयता परीक्षण से सामाजिक संपर्क में कमी आई।

उन्होंने निष्कर्ष निकाला कि यह मछली में ऑटिस्टिक जैसा व्यवहार परिवर्तन था [127]। इसी तरह, SHANK3 और NRXN2 के लिए ज़ेब्राफ़िश ऑर्थोलॉग नॉकआउट लाइनें तैयार की गईं, जो SFARI डेटाबेस में ASD जोखिम जीन के स्कोर 1 से संबंधित हैं। SHANK3 मस्तिष्क में व्यापक रूप से व्यक्त किया जाता है और मुख्य रूप से पोस्टसिनेप्टिक स्कैफोल्ड और न्यूरोट्रांसमिशन के निर्माण में शामिल होता है [134]।

लियू एट अल. ने शैंक3बी नॉकआउट ज़ेब्राफ़िश तैयार की, जिसने व्यवहार विश्लेषण द्वारा बिगड़े हुए सामाजिक संपर्क दिखाए और वयस्क मछली के मस्तिष्क में होमर1, एक शैंक-बाइंडिंग प्रोटीन की कम अभिव्यक्ति की सूचना दी [128]। NRXN2 एक ट्रांसमेम्ब्रेन प्रोटीन है जो प्रीसिनेप्टिक टर्मिनल में रहता है और सिनेप्स निर्माण और न्यूरोट्रांसमीटर रिलीज़ तंत्र में शामिल होता है [135]।

एनआरएक्सएन2 नॉकआउट चूहों को ऑटिज्म के लिए एक मॉडल के रूप में इस्तेमाल किया गया है और लाइट/डार्क बॉक्स टेस्ट और एलिवेटेड प्लस मेज़ टेस्ट [136] जैसे परीक्षणों में बढ़ी हुई चिंता जैसा व्यवहार प्रदर्शित करते हुए दिखाया गया है। कोह एट अल. ने एनआरएक्सएन2ए नॉकआउट ज़ेब्राफ़िश उत्पन्न की और नए टैंक टेस्ट में बढ़ी हुई चिंता जैसा व्यवहार पाया, जिससे पता चलता है कि ऑटिज्म जैसा व्यवहार परिवर्तन ज़ेब्राफ़िश में भी होता है [129]।

PER1 को क्लॉक जीन के रूप में जाना जाता है, और ADHD रोगियों के जीनोम-वाइड एसोसिएशन विश्लेषण से पता चलता है कि यह जीन ADHD के लिए एक जोखिम जीन है [124]। हुआंग एट अल ने Per1bknockout ज़ेब्राफ़िश बनाई और दिखाया कि किशोर अतिसक्रिय थे, मिरर-इमेज अटैक टेस्ट में हमले की आवृत्ति बढ़ गई थी, और उन्हें per1b mRNA के माइक्रोइंजेक्शन द्वारा बचाया गया था।

उन्होंने यह भी दिखाया कि Per1b नॉकआउट ज़ेब्राफ़िश के मस्तिष्क में डोपामाइन की मात्रा कम हो गई थी और अति सक्रिय फेनोटाइप को सेलेजिलीन (मोनोमाइनऑक्सीडेज बी अवरोधक) या मेथिलफेनिडेट (डोपामाइन ट्रांसपोर्टर अवरोधक, मानव एडीएचडी उपचार) द्वारा बचाया जा सकता था।

उन्होंने PER1 नॉकआउट चूहों का भी विश्लेषण किया। ज़ेब्राफ़िश मॉडल के समान, PER1 नॉकआउट चूहों ने मस्तिष्क के नमूनों में अति सक्रियता और डोपामाइन सामग्री में कमी दिखाई, जिससे यह संभावना जताई जा रही है कि ADHD में डोपामिनर्जिक तंत्रिका संबंधी असामान्यताओं में PER1 असामान्यताएँ शामिल हो सकती हैं [131]। यह रिपोर्ट काफी प्रभावशाली है क्योंकि यह कशेरुकी प्रजातियों के बीच व्यवहार संबंधी विशेषताओं सहित अत्यधिक संरक्षित फेनोटाइप का संकेत देती है।

संक्षेप में यह बताने के लिए कि ज़ेब्राफिश की व्यवहारगत विशेषताएँ मानव तंत्रिका-विकासात्मक विकारों के लक्षणों को कैसे व्यक्त करती हैं, "चिंता के प्रति प्रतिक्रियाशीलता" ऑटिज्म स्पेक्ट्रम विकारों में संवेदी अतिसंवेदनशीलता/संवेदी अभाव से मेल खाती है, "भीड़ की कमी" सामाजिक संचार और पारस्परिक संबंधों में कठिनाई के रूप में और "अति सक्रियता और आक्रामकता" एडीएचडी में अति सक्रियता/आवेगशीलता लक्षणों के लिए फेनोटाइप के रूप में, प्रत्येक परख में मूल्यांकन किया जा सकता है।

भले ही एक रोग मॉडल में शारीरिक और शारीरिक अंतर स्पष्ट न हों, अगर व्यवहार विश्लेषण के माध्यम से कुछ फेनोटाइप प्राप्त किया जा सकता है, तो इसका उपयोग यह आकलन करने के लिए एक मील के पत्थर के रूप में किया जा सकता है कि क्या कुछ हस्तक्षेप बचाव प्रदान कर सकता है, जैसे कि औषधीय उच्च-थ्रूपुट स्क्रीनिंग [130-132]।

जिस बात पर ध्यानपूर्वक विचार किया जाना चाहिए, वह है व्यवहार विश्लेषण में इसकी व्याख्या। जबकि चूहों के व्यवहार विश्लेषण का एक लंबा इतिहास है और कई शोधकर्ताओं द्वारा इसे मानकीकृत किया गया है, ज़ेब्राफ़िश का व्यवहार विश्लेषण अभी भी अपने विकास के चरण में है।

उदाहरण के लिए, नया टैंक परीक्षण ज़ेब्राफ़िश के व्यवहार को ट्रैक करता है जब उन्हें एक नए टैंक में स्थानांतरित किया जाता है और एकत्रित करता है और सांख्यिकीय रूप से संसाधित करता है कि उन्होंने किस पानी की गहराई पर कितना समय बिताया और उन्होंने कितनी दूर यात्रा की। इस परख में, ज़ेब्राफ़िश पहले टैंक के तल पर छिपकर समय बिताती हैं और फिर वे धीरे-धीरे अपनी गतिविधियों की सीमा को सतह तक बढ़ाती हैं।

यदि यह देखा जाता है कि ज़ेब्राफ़िश टैंक के तल पर कम समय बिताती है और तुरंत सतह के करीब जाने लगती है, तो इसका अलग-अलग अर्थ हो सकता है, यह इस बात पर निर्भर करता है कि इसे "आसानी से चिंतित न होना" या "अति सक्रियता और आवेग" के रूप में समझाया गया है। ज़ेब्राफ़िश व्यवहार की सूची [137], व्यवहार विश्लेषण का सारांश और इसकी सीमाएँ, और चूहों में व्यवहार विश्लेषण के साथ तुलना के लिए संदर्भ देखें [138-140]।

व्यवहार विश्लेषण मछलियों की आदतों को देखता है, लेकिन मनुष्यों पर लागू करते समय उन पर गंभीरता से विचार करना आवश्यक है। यह अधिक विश्वसनीय होगा यदि एकल व्यवहार विश्लेषण के परिणाम के आधार पर धारणा बनाने के बजाय कई परीक्षणों में फेनोटाइप में रुझान देखे जा सकें।

व्यवहार विश्लेषण के अलावा, अन्य प्रकार के तरीकों पर भी विचार किया जा रहा है जो तनाव प्रतिक्रियाओं का मूल्यांकन कर सकते हैं; उदाहरण के लिए, कोर्टिसोल के स्तर का मूल्यांकन करके, जो तनाव हार्मोन में से एक है [141–143]।

मानव के उच्चतर मस्तिष्क कार्यों और मानव तंत्रिका-विकासात्मक विकारों के लिए एक मॉडल के रूप में छोटी मछली का उपयोग करने के कई पहलू अभी भी अज्ञात हैं, और हम आशा करते हैं कि इस पर अधिक से अधिक शोध किया जाएगा।

इसके अलावा, ज़ेब्राफ़िश का उपयोग मनोरोग विज्ञान के क्षेत्र में सिज़ोफ्रेनिया और अवसाद का विश्लेषण करने के लिए भी किया जाता है। मनोरोग लक्षणों के लिए एक मॉडल जानवर के रूप में ज़ेब्राफ़िश के फेनोटाइप को देखना बहुत दिलचस्प है [144,145]। भले ही क्षेत्र अलग-अलग हों, ज़ेब्राफ़िश का उपयोग इस समीक्षा में वर्णित समान तरीकों से किया जाता है। अधिक जानकारी के लिए, अन्य उत्कृष्ट प्रकाशनों [139,146,147] को देखें।

6। निष्कर्ष

इस समीक्षा में हमने प्रयोगशाला में ज़ेब्राफ़िश, मेडाका और फ़िरोज़ा किलिफ़िश की विशेषताओं और इन छोटी मछलियों का उपयोग करके न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों और न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों के वास्तविक विश्लेषण पर चर्चा की है। मानव तंत्रिका संबंधी विकारों के विश्लेषण में, छोटी मछलियाँ बहुत अच्छे मॉडल जानवर हैं और भविष्य में उन्हें और विकसित किया जाएगा। इस बिंदु पर, हमें स्तनधारी मॉडल जानवरों के प्रति विनम्रता की भावना रखने की आवश्यकता है। भले ही छोटी मछलियों में विभिन्न प्रयोगात्मक परिणाम दिखाए गए हों, अगर वही चीज़ चूहों में दिखाई जा सकती है, तो चूहों में प्रभाव अधिक हो सकता है।

छोटी मछलियों के उपयोग के अर्थ और मूल्य को प्रदर्शित करने के लिए, शोध डिजाइनों से अपेक्षा की जाती है कि वे छोटी मछलियों की विशेषताओं और प्रयोगशाला में उनके लाभों का लाभ उठाएं, जैसा कि इस समीक्षा में वर्णित है। इसके अलावा, हमें यह नहीं भूलना चाहिए कि हम छोटी मछलियों के माध्यम से मानव तंत्रिका तंत्र को देख रहे हैं। यह स्पष्ट नहीं हो सकता है कि मानव रोगों और विकारों के संदर्भ में छोटी मछलियों में आरएनए और प्रोटीन में क्या परिवर्तन होता है, अगर हम केवल छोटी मछलियों पर ध्यान देते हैं।

यही बात अंग स्तर पर आकृति विज्ञान और शारीरिक कार्यों में परिवर्तन के अर्थ और व्यवहार विश्लेषण के माध्यम से प्राप्त व्यवहार में परिवर्तन के अर्थ पर भी लागू होती है। छोटी मछलियों से प्राप्त परिणामों का अर्थ तब स्पष्ट हो जाएगा जब परिणामों को चूहों जैसे स्तनधारी मॉडल जानवरों और फिर मानव विश्लेषण के लिए जोड़ा जाएगा। यदि छोटी मछलियों और अन्य नमूनों के बीच ऐसा संबंध स्थापित किया जा सकता है, तो ये मछलियाँ मानव तंत्रिका संबंधी विकारों को हल करने के लिए तेजी से शक्तिशाली और उपयोगी उपकरण बन सकती हैं।

लेखक योगदान: एचएम और केके ने पांडुलिपि लिखी है। सभी लेखकों ने पांडुलिपि के प्रकाशित संस्करण को पढ़ा है और उससे सहमत हैं।

वित्तपोषण: यह कार्य AMED (अनुदान संख्या JP19gm6110028 और JP19dm0107154 (HM)), टेकेडा साइंस फाउंडेशन (HM), JSPS KAKENHI (अनुदान संख्या JP 14516799 (HM), JP 16690735 (HM) और JP 17925674 (HM)) और JST [मूनशॉट R&D] [अनुदान संख्या JPMJMS2024] (HM) से अनुदान द्वारा समर्थित था।

संस्थागत समीक्षा बोर्ड का कथन: लागू नहीं।

सूचित सहमति कथन: लागू नहीं।

डेटा उपलब्धता विवरण: इस पांडुलिपि में वर्णित डेटा और उपकरण अनुरोध पर उपलब्ध हैं।

आभार: हम शिनानो कोबायाशी और नोरिको मात्सुई को उपयोगी चर्चाओं में भाग लेने और निरंतर समर्थन प्रदान करने के लिए धन्यवाद देते हैं। हम चित्रों पर उनके काम के लिए ऐ इतो को धन्यवाद देते हैं।

हितों का टकराव: लेखक किसी भी प्रकार के हितों के टकराव की बात नहीं कहते हैं।

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