क्या नई तकनीक मस्तिष्क संरचना पर आनुवंशिक तत्वों के प्रभाव की व्याख्या कर सकता है ?

  पिट्स स्वानसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग में इलेक्ट्रिकल और लैपटॉप इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर लियांग झान ने मानव मस्तिष्क की हमारी जानकारी को बेहतर बनाने वाले कम्प्यूटेशनल उपकरणों को व्यापक बनाने के लिए नेशनल साइंस फाउंडेशन से $500,000 करियर पुरस्कार प्राप्त किया है।

इस असाइनमेंट में, वह माइंड इमेजिंग जेनेटिक्स का अध्ययन करने के लिए माइंड मॉड्यूलर शेप का लाभ उठाएंगे और नए कम्प्यूटेशनल उपकरणों का विस्तार करेंगे ताकि यह पता चल सके कि जेनेटिक तत्व दिमाग के आकार और कार्य को कैसे प्रभावित करते हैं।  शोधकर्ता इस तकनीक का उपयोग यह देखने के लिए कर सकते हैं कि कैसे सटीक जीन, या उनके प्रकार, तंत्रिका तंत्र पर प्रभाव डालते हैं और मस्तिष्क के मुद्दों में योगदान करते हैं।  इस रेखाचित्र को अंततः बायोमेडिकल इंफॉर्मेटिक्स, न्यूरोसाइंस और सूचना विज्ञान के क्षेत्रों को बढ़ावा देने के लिए कदम उठाने चाहिए।

  ज़ान का समूह विशेष रूप से अल्जाइमर रोग पर एक नज़र डालेगा - एक ऐसी स्थिति जो वर्तमान में 5.8 मिलियन अमेरिकियों को प्रभावित करती है और 2060 तक लगभग तिगुनी से 14 मिलियन मनुष्यों तक पहुंचने का अनुमान है।

  अल्जाइमर रोग कैसे विकसित होता है, यह दिखाने के लिए कोई स्पष्ट प्रमाण नहीं है।  अल्जाइमर की शुरुआत और प्रगति के पीछे के तंत्र को खोजने के लिए शोधकर्ता कई तरह की तकनीकों को विकसित कर रहे हैं, लेकिन इस विकार पर एक नज़र डालने के लिए शक्तिशाली कम्प्यूटेशनल गियर का नुकसान है।"

  लिआंग झान, इलेक्ट्रिकल और कंप्यूटर इंजीनियरिंग के सहायक प्रोफेसर, स्वानसन स्कूल ऑफ इंजीनियरिंग, पिट्सबर्ग विश्वविद्यालय में कार्यरत हैं।

  हालांकि यह पेंटिंग अल्जाइमर विकार की विशेषता बनाती है, प्रस्तावित गियर को अन्य दिमागी अध्ययनों पर भी लागू किया जा सकता है।

  "वर्तमान दिमाग इमेजिंग जेनेटिक्स अध्ययन जीन और इमेजिंग कार्यों के बीच एक-से-एक रैखिक डेटिंग मानते हैं, हालांकि रैखिकता बहुत सरल है और अब शोधकर्ताओं को अत्यधिक-डिग्री शैलियों की पहचान करने की अनुमति नहीं देती है", झान ने समझाया।  "इसके अतिरिक्त, एमआरआई अध्ययन नियमित रूप से दिमाग के छोटे क्षेत्रों में माहिर होते हैं, जो इमेजिंग की जटिलता को एक-माप तक कम कर देता है और मस्तिष्क की गतिशीलता पर महत्वपूर्ण रिकॉर्ड को त्याग देता है। इसके बजाय, मेरा संगठन बेहतर-स्तरीय मस्तिष्क नेटवर्क क्षमताओं की विशेषता के बारे में जागरूकता लाएगा।  "

डॉट्स को ह्यूमन कनेक्टोम से जोड़ना: 

  शिकागो में इलिनोइस विश्वविद्यालय (यूआईसी) के सहयोग से, वह इस कैरियर पुरस्कार को राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान से R01 प्रस्तावों के साथ जोड़ेंगे और साथ ही तंत्रिका संबंधी विकारों में मस्तिष्क समारोह का निरीक्षण करेंगे।

  ज्ञान और स्मृति प्राप्त करने सहित आवश्यक दिमागी विशेषता को बनाए रखने के लिए न्यूरॉन्स के बीच विद्युत और रासायनिक अलर्ट को छोड़ने के लिए सिनेप्स की आवश्यकता होती है।  सिनैप्टिक डिसफंक्शन कई न्यूरोलॉजिकल विकारों का एक संकेतक है - जिसमें अल्जाइमर रोग शामिल है - और न्यूरोनल सर्किट में हाइपरेक्सिटेशन की ओर जाता है।  हालांकि, हर रोज उम्र बढ़ने के साथ जुड़े तंत्रिका नेटवर्क परिवर्तन शोधकर्ताओं के लिए बीमारी-विशेष परिवर्तनों को रोजमर्रा के समायोजन से अलग करना मुश्किल बनाते हैं।

  "मस्तिष्क को तंत्रिका उत्तेजना और अवरोध के बीच संतुलन की आवश्यकता है," झान ने कहा।  "अल्जाइमर रोग में सिनैप्टिक विकार न्यूरोनल सर्किट में हाइपरेक्सिटेशन की ओर जाता है, और यह अजीब स्थिरता बीमारी की शुरुआत और विकास में भी योगदान दे सकती है। हाइपरेक्सिटेशन इंडिकेटर (एचआई), मल्टीमॉडल एमआरआई डेटा के उपयोग को परिभाषित करता है, तंत्रिका उत्तेजना के बीच असंतुलन का संकेत देगा और  निषेध।"

  इस शोध की जटिलता को जोड़ते हुए, अन्य मनोरोग स्थितियां संज्ञानात्मक गिरावट और मनोभ्रंश की प्रगति के लिए पर्याप्त व्यक्ति हो सकती हैं।  देर से जीवन शैली की निराशा को देखने और न्यूरोडीजेनेरेशन पर इसके प्रभाव को उजागर करने के लिए Zhan UIC में कुछ अन्य R01 पर सहयोग करेगा।  वे इस दृष्टिकोण के लिए एक तुलनीय विधि लागू करेंगे और देर से जीवन शैली में निराशा और न्यूरोडीजेनेरेटिव प्रक्रियाओं के बीच संबंधों को स्पष्ट करेंगे।

  झान ने कहा, "हमने संज्ञानात्मक रूप से सामान्य लोगों को अल्जाइमर रोग के लिए आनुवंशिक प्रवृत्ति के साथ मिलान किया, जो आनुवंशिक प्रवृत्ति के बिना लोगों के संग्रह के साथ मुख्य रूप से उम्र और लिंग पर आधारित थे।"  "परिणामों ने इस अवधारणा का समर्थन किया कि आनुवंशिक रूप से पूर्वनिर्धारित महिलाएं, जो लोगों की तुलना में 4 गुना अधिक अल्जाइमर रोग को व्यापक बनाने की संभावना रखते हैं, ने 50 साल की उम्र में हाइपरेक्सिटेशन का प्रदर्शन किया, और इस अंतर का पता लगाने में हमारी विधि अतिरिक्त संवेदनशील थी।"

  इस काम का लक्ष्य अल्जाइमर विकार और अन्य न्यूरोलॉजिकल समस्याओं के अधिक मजबूत, गैर-इनवेसिव इमेजिंग बायोमार्कर के आविष्कार को बढ़ावा देना है।