జర్మనీలోని పరిశోధకులు న్యూరోసైన్స్లో ఒక ముఖ్యమైన మైలురాయిని సాధించారు, లోతైన గడ్డకట్టే స్థితిలో ఉంచబడిన మెదడు కణజాలంలో విద్యుత్ కార్యకలాపాలను తిరిగి సక్రియం చేయడంలో నిర్వహించడం జరిగింది. ఒక శాస్త్రీయ కథనంలో వివరించిన ఈ ప్రయోగం, తీవ్రమైన పరిస్థితులకు లోబడి, ఆ తర్వాత మళ్లీ వేడిచేసినప్పుడు న్యూరాన్ల స్థితిస్థాపకతను ప్రదర్శించింది. ఆవిష్కరణ సస్పెన్షన్లో జీవితాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది.
ఫ్రెడరిక్-అలెగ్జాండర్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఎర్లాంజెన్-నూరేమ్బెర్గ్కు చెందిన అలెగ్జాండర్ జర్మన్ నేతృత్వంలో, బృందం హిప్పోకాంపస్ యొక్క సున్నితమైన ముక్కలపై తన ప్రయత్నాలను కేంద్రీకరించింది. ఈ మెదడు ప్రాంతం జ్ఞాపకశక్తి మరియు అభ్యాస ప్రక్రియలకు కీలకమైనది, దాని సంక్లిష్టత మరియు సున్నితత్వం కారణంగా ఇది అధ్యయనానికి సవాలుగా మారింది. దాని కార్యాచరణను సంరక్షించడంలో విజయం గుర్తించదగిన పురోగతిని సూచిస్తుంది.
ఈ అధ్యయనం అన్నల్స్ ఆఫ్ ది నేషనల్ అకాడమీ ఆఫ్ సైన్సెస్ (PNAS)లో ప్రచురించబడింది మరియు శాస్త్రీయ సమాజంలో గొప్ప ఆసక్తిని సృష్టించింది. కోలుకోలేని నష్టాన్ని కలిగించకుండా మెదడు కణజాలం యొక్క జీవసంబంధ కార్యకలాపాలకు పూర్తిగా అంతరాయం కలిగించడం సాధ్యమవుతుందని ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి, పరిరక్షణ పద్ధతుల కోసం మరియు బహుశా వైద్యంలో భవిష్యత్ అనువర్తనాల కోసం కొత్త దృక్కోణాలను అందిస్తాయి.
వినూత్న సెల్ సస్పెన్షన్ టెక్నిక్
ఈ ప్రయోగంలో -150°C కంటే తక్కువ ఉష్ణోగ్రతలకు జీవ మెదడు కణజాలాన్ని చల్లబరుస్తుంది. ఏడు రోజుల వ్యవధిలో, నమూనాలు ఈ డీప్-ఫ్రీజ్ స్థితిలోనే ఉన్నాయి, ఫలితంగా అన్ని విద్యుత్ సంకేతాలు పూర్తిగా నిలిచిపోయాయి. చురుకైన మెదడుల్లో సాధారణంగా నిరంతరాయంగా కాల్చే మైక్రోస్కోపిక్ కనెక్షన్లు నిశ్శబ్దం చేయబడ్డాయి.
ఈ ఉష్ణోగ్రతల వద్ద, దాదాపు అన్ని జీవసంబంధ కార్యకలాపాలు ఆగిపోతాయి. శాస్త్రవేత్తల ప్రధాన లక్ష్యం ఏమిటంటే, న్యూరాన్ల పనితీరును పూర్తిగా స్తంభింపజేసే తీవ్రమైన గడ్డకట్టే తట్టుకునే సామర్థ్యాన్ని పరీక్షించడం. తదుపరి దశలో జాగ్రత్తగా తిరిగి వేడి చేసే ప్రక్రియ ఉంటుంది.
సాంప్రదాయ గడ్డకట్టే అడ్డంకులను అధిగమించడం
జీవన కణాలను గడ్డకట్టడం చాలా తరచుగా విధ్వంసక ప్రక్రియ. ఉష్ణోగ్రతలు తగ్గినప్పుడు కణాల లోపల మంచు స్ఫటికాలు ఏర్పడటం ప్రధాన అపరాధి. ఈ స్ఫటికాలు సున్నితమైన కణ త్వచాలను విస్తరిస్తాయి మరియు గుచ్చుతాయి, దీని వలన తరచుగా కణాలను శాశ్వతంగా నిరుపయోగంగా మరియు ఆచరణీయం కానిదిగా మార్చుతుంది.
మెదడు ముఖ్యంగా ఈ నష్టానికి గురవుతుంది. మీ న్యూరాన్లు వాటిని దట్టమైన, సంక్లిష్టమైన కమ్యూనికేషన్ నెట్వర్క్లలోకి అనుసంధానించే పెళుసుగా ఉండే సినాప్సెస్పై ఆధారపడతాయి. కణాల మధ్య సంకేతాలను నిరోధించడానికి చిన్న నిర్మాణ మార్పులు సరిపోతాయి, మెదడు కణజాలాన్ని సురక్షితంగా స్తంభింపజేసే ప్రయత్నాన్ని తీవ్రంగా క్లిష్టతరం చేస్తుంది. ఎలుక హిప్పోకాంపస్ ముక్కలను ఉపయోగించి 2006లో చేసిన పరీక్ష వంటి మునుపటి పరిశోధన, కణజాలం నిర్మాణాత్మకంగా జీవించగలిగినప్పటికీ, ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నలింగ్ తరచుగా పూర్తిగా కోలుకోలేదని నిరూపించింది.
మంచు స్ఫటికాల ఏర్పాటును తప్పించుకోవడానికి జర్మన్ బృందం భిన్నమైన విధానాన్ని తీసుకుంది: విట్రిఫికేషన్. ఈ సాంకేతికత జీవ ద్రవాలను గాజు లాంటి స్థితికి పటిష్టం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, సాధారణంగా కణాలను దెబ్బతీసే పదునైన నిర్మాణాలు ఏర్పడకుండా చేస్తుంది. విట్రిఫికేషన్ సాధించడానికి, అత్యంత నియంత్రిత శీతలీకరణ పరిస్థితులు మరియు నిర్దిష్ట రసాయన మిశ్రమాలను ఉపయోగించడం అవసరం.
క్రయోప్రొటెక్టెంట్స్ అని పిలువబడే ఈ పదార్ధాలు మంచు ఏర్పడటాన్ని తగ్గించడానికి మరియు తీవ్రమైన శీతలీకరణ సమయంలో కణాలను స్థిరీకరించడానికి కీలకమైనవి. శాస్త్రవేత్తలు మౌస్ హిప్పోకాంపల్ ముక్కలకు రసాయన విషాన్ని తగ్గించేటప్పుడు న్యూరాన్లను రక్షించడానికి రూపొందించిన జాగ్రత్తగా సమతుల్య క్రయోప్రొటెక్టెంట్ సొల్యూషన్తో చికిత్స చేశారు. ప్రయోగం విజయవంతం కావడానికి విట్రిఫికేషన్ యొక్క ప్రభావం నిర్ణయాత్మక అంశం.
నాడీ కార్యకలాపాల యొక్క ఆకట్టుకునే పునరుద్ధరణ
క్రయోప్రొటెక్టెంట్లతో చికిత్స చేసిన తర్వాత, ద్రవ నత్రజనిని ఉపయోగించి నమూనాలను దాదాపు -196 °Cకి త్వరగా చల్లబరుస్తుంది, ఈ ఉష్ణోగ్రత వద్ద సెల్యులార్ ప్రక్రియలు ఆచరణాత్మకంగా ఆగిపోతాయి. తదనంతరం, కణజాలం -150 °C వద్ద ఏడు రోజుల పాటు నిల్వ చేయబడుతుంది, దాని విట్రిఫైడ్ స్థితిలో ఉంటుంది. క్లోజ్ మైక్రోస్కోపిక్ ఇన్స్పెక్షన్లో మంచు స్ఫటికాలు ఏవీ కనిపించలేదు, క్రియోప్రొటెక్టెంట్ ద్రావణం గడ్డకట్టే సమయంలో కణజాలాన్ని సమర్థవంతంగా రక్షించిందని మరియు పెళుసుగా ఉండే న్యూరానల్ నిర్మాణాలను సంరక్షించిందని నిర్ధారిస్తుంది.
నమూనా రీహీటింగ్ ప్రక్రియ క్రమంగా నిర్వహించబడింది, విట్రిఫైడ్ స్థితిని తిరిగి మార్చడానికి మరియు నిర్మాణాత్మక ఒత్తిడిని నివారించడానికి జాగ్రత్తగా ప్రణాళిక చేయబడింది. ఉష్ణోగ్రతలు -10 ° Cకి చేరుకోవడంతో, పరిశోధకులు నాడీ కార్యకలాపాలను అంచనా వేయడానికి ఎలక్ట్రోఫిజియోలాజికల్ పరీక్షలను ప్రారంభించారు. ఫలితాలు ప్రోత్సాహకరంగా ఉన్నాయి, ఆకస్మిక సినాప్టిక్ సంఘటనలను వెల్లడిస్తున్నాయి, ఇవి న్యూరాన్లు మళ్లీ సినాప్సెస్లో సందేశాలను ప్రసారం చేస్తున్నాయని స్పష్టమైన సూచనలు.
పూర్తి వారం స్తంభింపచేసిన సస్పెన్షన్ తర్వాత విద్యుత్ కార్యకలాపాలు పునరుద్ధరించబడ్డాయి. ఇంకా, మైక్రోస్కోపీ అనేక సినాప్టిక్ నిర్మాణాలు చెక్కుచెదరకుండా ఉన్నాయని నిర్ధారించింది, ఇది సిగ్నల్స్ మళ్లీ న్యూరల్ సర్క్యూట్ల ద్వారా ప్రచారం చేయడానికి అనుమతిస్తుంది. ఈ బలమైన పునరుద్ధరణ కణజాలం ఘనీభవన ప్రక్రియ నుండి బయటపడటమే కాకుండా, వేడిచేసిన తర్వాత దాని నాడీ కమ్యూనికేషన్ విధులను తిరిగి ప్రారంభించగలిగిందని నిరూపించింది.
పరిరక్షణ యొక్క చిక్కులు మరియు భవిష్యత్తు సవాళ్లు
ఈ అధ్యయనం కోసం హిప్పోకాంపస్ ఎంపిక యాదృచ్ఛికమైనది కాదు. జ్ఞాపకాలను ఏర్పరచడంలో దాని కీలక పాత్ర కారణంగా, ఈ ప్రాంతం ఏదైనా సంరక్షణ సాంకేతికత కోసం కఠినమైన పరీక్ష. గడ్డకట్టే సమయంలో న్యూరాన్ల నెట్వర్క్ దెబ్బతిన్నట్లయితే, ఎలక్ట్రికల్ సిగ్నల్స్ రికవరీ అసాధ్యం. ఈ సంక్లిష్ట కణజాలంలో కార్యకలాపాల పునరుద్ధరణ విధానం యొక్క సాధ్యత యొక్క ముఖ్యమైన సూచికను అందిస్తుంది. ప్రయోగం నిర్దిష్ట జ్ఞాపకాల మనుగడను నేరుగా అంచనా వేయనప్పటికీ, నాడీ సమాచారాన్ని నిల్వ చేయడానికి అవసరమైన భౌతిక కనెక్టివిటీ నిర్వహించబడుతుందని సినాప్టిక్ కార్యకలాపాల సంరక్షణ సూచిస్తుంది.
మౌస్ హృదయాలు మరియు కాలేయ కణజాల విభాగాలు వంటి ఇతర అవయవాలకు క్రియోప్రెజర్వేషన్ ఇప్పటికే విజయవంతంగా వర్తించబడింది. అయినప్పటికీ, మెదడు దాని సెల్యులార్ నెట్వర్క్ల పెళుసుదనం మరియు సంక్లిష్టత కారణంగా గణనీయంగా ఎక్కువ సవాళ్లను అందిస్తుంది. చిన్నపాటి అంతరాయాలు కూడా న్యూరల్ కమ్యూనికేషన్లో రాజీ పడతాయి, మెదడు సంరక్షణ పరిశోధనలో పురోగతి మందగిస్తుంది. ఫ్రెడరిక్-అలెగ్జాండర్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ ఎర్లాంజెన్-న్యూరేమ్బెర్గ్లో అభివృద్ధి చేయబడిన విట్రిఫికేషన్ పద్ధతి గణనీయమైన పురోగతిని సూచిస్తుంది, ఇది విపరీతమైన శీతలీకరణ సమయంలో మంచు స్ఫటికాలు ఏర్పడకుండా న్యూరాన్లను రక్షిస్తుంది మరియు విద్యుత్ కార్యకలాపాలను పునరుద్ధరించడానికి అనుమతిస్తుంది.
అధ్యయనం మౌస్ మెదడు కణజాలం యొక్క చిన్న శకలాలు పరిమితం అయినప్పటికీ, ఫలితాలు ఆశాజనకంగా ఉన్నాయి. గడ్డకట్టే అవయవాలు లేదా మొత్తం జీవులు, అయితే, పెద్ద నిర్మాణాలను ఏకరీతిగా చల్లబరచడం మరియు మెదడు అంతటా క్రయోప్రొటెక్టెంట్లను పంపిణీ చేయడంలో ఇబ్బంది వంటి అదనపు సవాళ్లను అందిస్తుంది. భవిష్యత్ ప్రయోగాలు మరింత సంక్లిష్టమైన మెదడు విధులు, ఘనీభవించిన కణజాల సాధ్యత యొక్క మన్నిక మరియు పెద్ద విభాగాలపై పరీక్షలపై దృష్టి సారిస్తాయి, విట్రిఫైడ్ సస్పెన్షన్ స్థితుల పరిమితులను విస్తరించాలని మరియు విస్తృత సెట్టింగ్లలో నియంత్రిత సస్పెండ్ యానిమేషన్కు మార్గం సుగమం చేయడానికి ప్రయత్నిస్తాయి.