मस्तिष्क एक नहीं, दो अंग हैं — यह विभाजन 60 करोड़ साल पहले हुआ था

पीढ़ियों से जीवविज्ञानी मानते आए थे कि मस्तिष्क की हर कोशिका का विकास एक ही आदिम पूर्वज कोशिका से हुआ है—एक ऐसी जनक कोशिका, जो आगे चलकर विभाजित हुई और मस्तिष्क के हर हिस्से में अलग-अलग रूप लेती गई। अब पता चला है कि यह धारणा गलत थी।

Stanford Medicine के शोधकर्ताओं ने दिखाया है कि मस्तिष्क का अगला और पिछला हिस्सा पूरी तरह अलग-अलग कोशिका-वंशों से विकसित होते हैं। एक-दूसरे से कभी संपर्क होने से पहले ही, दोनों अपने-अपने विकास पथ पर तय हो चुके होते हैं। एक कोशिका-समूह अग्रमस्तिष्क और मध्य-मस्तिष्क बनाने के लिए प्रतिबद्ध था, जबकि दूसरा पश्चमस्तिष्क के निर्माण के लिए नियत था। इनके बीच एक आणविक सीमा है, जिसे विकास की प्रक्रिया में कोई चीज़ पार नहीं करती। ये एक ही पेड़ की दो शाखाएँ नहीं हैं। ये दो अलग-अलग पेड़ हैं, जिन्हें विकास ने एक ही खोपड़ी में अगल-बगल रोप दिया।

इस खोज के नतीजे बुनियादी जीवविज्ञान से सीधे चिकित्सा जगत तक पहुँचते हैं। ALS और स्पाइनल मस्कुलर एट्रोफी, दोनों ही पश्चमस्तिष्क के न्यूरॉन्स को खास तौर पर नष्ट करते हैं। वैज्ञानिक अब तक प्रयोगशाला में इस हिस्से का अध्ययन मुश्किल से कर पाए थे, क्योंकि उन्हें यह पता ही नहीं था कि शरीर के बाहर इन न्यूरॉन्स को कैसे विकसित किया जाए। अब यह बाधा दूर हो गई है।

अनुशंसित लेखमस्तिष्क की सहायक कोशिकाएं अप्रतिस्थाप्य मानी जाती थीं — वयस्क मस्तिष्क उन्हें प्रतिस्थापित कर रहा है

दो कोशिका-यात्री, जो कभी नहीं मिलते

वयस्क मस्तिष्क के तीन मुख्य हिस्से होते हैं: अग्रमस्तिष्क, जो विचार, भाषा और चेतना को संभालता है; मध्य-मस्तिष्क, जो संकेतों को आगे पहुँचाता है; और पश्चमस्तिष्क (ब्रेनस्टेम), जो बिना आपकी अनुमति माँगे उन तमाम कामों को चलाता है जिनसे आप जीवित रहते हैं—दिल की धड़कन, साँस लेना और निगलने में मदद करने वाली मांसपेशियाँ। एक सीधी-सादी श्रेणी: एक मूल जनक कोशिका, जिससे ये सभी हिस्से बनते हैं। कम-से-कम मानक मॉडल यही कहता था।

जब Stanford की टीम ने गैस्ट्रुलेशन के दौरान चूहे के भ्रूणों की जाँच की—यह विकास का सबसे शुरुआती चरण है, जब शरीर का संगठन बनना शुरू होता है—तो उन्हें ऐसी बात मिली जिसने उस मॉडल को ध्वस्त कर दिया। जनक कोशिकाओं के दो अलग-अलग समूह पहले से मौजूद थे और हर समूह में अलग जीन सक्रिय था। Otx2 नाम के जीन से पहचाना जाने वाला एक समूह सिर्फ अग्रमस्तिष्क और मध्य-मस्तिष्क बनाने के लिए प्रतिबद्ध था। Gbx2 से पहचाना जाने वाला दूसरा समूह पश्चमस्तिष्क के लिए नियत था। दोनों तरह की कोशिकाएँ कभी एक-दूसरे से मिली-जुली नहीं थीं, उन्होंने कभी अपनी भूमिकाएँ नहीं बदलीं और न ही एक-दूसरे के प्रकार की कोशिकाएँ बनाईं।

इस निष्कर्ष के पीछे सिर्फ यह पता लगाना नहीं था कि कौन-सी कोशिकाएँ कहाँ पहुँचीं, बल्कि यह भी देखना था कि हर कोशिका के भीतर DNA किस तरह लिपटा हुआ था। क्रोमैटिन—DNA की वह पैकेजिंग, जो तय करती है कि कोशिका किन जीनों को सक्रिय कर सकती है—शुरुआत से ही दोनों तरह की जनक कोशिकाओं में बुनियादी तौर पर अलग था। हर कोशिका के भीतर सिर्फ अलग दिशा में बढ़ने का निर्देश नहीं था, बल्कि उसकी बनावट ही उसे किसी दूसरी दिशा में जाने से रोकती थी।

“पश्चमस्तिष्क के न्यूरॉन्स बनाने की पिछली कोशिशों में संभवतः अग्रमस्तिष्क और मध्य-मस्तिष्क की जनक कोशिकाओं को पश्चमस्तिष्क की कोशिकाओं में ढालने की कोशिश की गई थी। हमारा अध्ययन दिखाता है कि ऐसा संभव नहीं है,” शोध के सह-प्रथम लेखक और स्नातक छात्र रय्यान जोखाई (Rayyan Jokhai) ने कहा। प्रयोगशाला में दशकों की नाकाम कोशिशों का जवाब विकास की बिल्कुल शुरुआत में छिपा था: शोधकर्ता गलत शुरुआती कोशिका से पश्चमस्तिष्क के न्यूरॉन्स बनाने की कोशिश कर रहे थे।

60 करोड़ साल के विकासवादी सबूत

यह खोज चूहे के भ्रूणों तक सीमित कोई विचित्र बात नहीं थी। Stanford की टीम ने विकास के 55 करोड़ साल के इतिहास में पीछे जाकर देखा और जहाँ भी नज़र दौड़ाई, उत्पत्ति के यही दो स्रोत मिले: मुर्गियों में, ज़ेब्राफ़िश में और एकॉर्न वर्म में—समुद्र की तलहटी में रहने वाले छोटे जीव, जिनका कशेरुकी जीवों के साथ बहुत पुराना साझा पूर्वज है। जेलीफ़िश, जो हमारी विकासवादी वंश-रेखा से लगभग 60 से 70 करोड़ साल पहले अलग हुई थीं, उनके शरीर के दोनों सिरों पर पहले से ही दो अलग-अलग तंत्रिका तंत्र मौजूद हैं।

नतीजे से बच पाना मुश्किल था: विकास ने पश्चमस्तिष्क और अग्रमस्तिष्क को किसी एक मूल मस्तिष्क की दो शाखाओं के रूप में नहीं बनाया। उसने ऐसे दो तंत्रिका तंत्रों को साथ ला दिया, जो स्वतंत्र रूप से विकसित हो रहे थे, और धीरे-धीरे उन्हें एक ही जीव के भीतर रख दिया।

“हमारा शोध बताता है कि विकास ने पहले से मौजूद दो तंत्रिका तंत्रों को जगह के लिहाज़ से एक-दूसरे के करीब ला दिया,” अध्ययन के वरिष्ठ लेखक और Stanford Medicine में विकासात्मक जीवविज्ञान के एसोसिएट प्रोफ़ेसर काइल लो (Kyle Loh) ने कहा। “मस्तिष्क का एक ही अंग होना शायद अधिक दक्ष होता, लेकिन हमारा मस्तिष्क बनने का यह आदिम तरीका दो अलग-अलग हिस्सों पर निर्भर है।”

“नतीजे देखकर मैं हैरान था,” जोखाई ने आगे कहा, “क्योंकि ‘मस्तिष्क’ शब्द से एक ऐसा अविभाजित अंग समझ में आता है जिसकी उत्पत्ति शायद एक ही रही होगी। लेकिन 50 करोड़ साल पहले भी ये अलग-अलग तंत्रिका तंत्र मौजूद थे, जो अब लगभग एक इकाई की तरह काम करते हैं।”

इस खोज से क्या संभव होगा

ALS या स्पाइनल मस्कुलर एट्रोफी के साथ जी रहे लोगों के लिए इसका व्यावहारिक असर तुरंत दिखता है। इन दोनों स्थितियों में निगलने और साँस लेने को नियंत्रित करने वाले पश्चमस्तिष्क के न्यूरॉन्स धीरे-धीरे काम करना बंद कर देते हैं। मरीज सुरक्षित ढंग से निगलने की क्षमता खो देते हैं, जिससे भोजन या तरल पदार्थ साँस के साथ फेफड़ों में जाने और निमोनिया होने का खतरा बढ़ता है। आखिरकार वे बिना सहायता साँस लेने की क्षमता भी खो देते हैं। एक साल से कम उम्र के बच्चों में मृत्यु का सबसे आम आनुवंशिक कारण SMA है। ALS का निदान सबसे अधिक 40 से 70 वर्ष की उम्र के बीच होता है।

वैज्ञानिक जानते थे कि ये दोनों स्थितियाँ पश्चमस्तिष्क पर हमला करती हैं। प्रयोगशाला की एक डिश में इनका अध्ययन करने के लिए पश्चमस्तिष्क के न्यूरॉन्स विकसित करना ज़रूरी था, जो लगभग नामुमकिन साबित हुआ—शोधकर्ता गलत शुरुआती कोशिका से इन्हें बनाने की कोशिश कर रहे थे। सही जनक कोशिका की पहचान का इस्तेमाल करके Stanford की टीम ने अब पहली बार मानव प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं को काम करने वाले पश्चमस्तिष्क के मोटर न्यूरॉन्स में विकसित किया है। प्रयोगशाला में तैयार इन कोशिकाओं ने ऐक्शन पोटेंशियल पैदा किए और चेहरे, जीभ तथा गले को नियंत्रित करने वाले पश्चमस्तिष्क के हिस्सों में खास तौर पर पाए जाने वाले प्रोटीन व्यक्त किए।

इससे एक कम स्पष्ट संबंध भी सामने आता है: पश्चमस्तिष्क में भूख को नियंत्रित करने वाले तंत्रिका परिपथ मौजूद होते हैं। ओज़ेम्पिक और वेगोवी में सक्रिय यौगिक सेमाग्लूटाइड जैसी दवाएँ ठीक इसी जगह अपना असर डालती हैं। इन न्यूरॉन्स को प्रयोगशाला में विकसित और अध्ययन कर पाने से आगे चलकर यह स्पष्ट हो सकता है कि ये दवाएँ कोशिका के स्तर पर भूख कैसे कम करती हैं।

अभी क्या पता लगाना बाकी है

विकास के दौरान होने वाला यह विभाजन पुष्ट हो चुका है। लेकिन विकासवादी प्रक्रिया का तरीका अभी स्पष्ट नहीं है—आखिर कब और कैसे स्वतंत्र रूप से विकसित हुए दो तंत्रिका तंत्र संपर्क में आए और जुड़कर वह अंग बने जिसे हम मस्तिष्क कहते हैं। इसकी कहानी करोड़ों साल में फैली है और वैज्ञानिक अब भी उसे जोड़कर समझने की कोशिश कर रहे हैं।

मौजूदा अध्ययन में मस्तिष्क के तीन हिस्सों पर ध्यान दिया गया: अग्रमस्तिष्क, मध्य-मस्तिष्क और पश्चमस्तिष्क। अब टीम का अगला शोध लक्ष्य रीढ़ की हड्डी की विकासात्मक उत्पत्ति का पता लगाना है।

इस अध्ययन की कुछ सीमाएँ भी हैं। मुख्य काम चूहे के भ्रूणों पर किया गया; पश्चमस्तिष्क से जुड़ी खोज की पुष्टि के लिए टीम ने मानव प्लुरिपोटेंट स्टेम कोशिकाओं का इस्तेमाल किया, लेकिन इंसानों में गैस्ट्रुलेशन की प्रक्रिया का सीधे अवलोकन नहीं किया गया। अध्ययन यह भी ठीक-ठीक नहीं बता पाया कि Otx2 और Gbx2 कोशिकाओं के समूह पहली बार कब अलग हुए। प्रयोगशाला की डिश में पश्चमस्तिष्क के न्यूरॉन्स विकसित कर पाना शोध का एक मंच है, इलाज नहीं—इसे चिकित्सा में इस्तेमाल करने से पहले अभी कई साल का काम बाकी है।

“अब हमारे पास इन बीमारियों को बेहतर ढंग से समझने और इनके लिए पुनर्योजी उपचार विकसित करने की दिशा में काम करने का एक मॉडल है,” जोखाई ने कहा।

मस्तिष्क की दो उत्पत्तियों के बारे में आम सवाल

क्या इसका मतलब है कि आपके दो अलग-अलग मस्तिष्क हैं?

ऐसा नहीं कि आपकी खोपड़ी में दो स्वतंत्र दिमाग रहते हों। लेकिन विकास के लिहाज़ से पश्चमस्तिष्क (ब्रेनस्टेम) और अग्रमस्तिष्क/मध्य-मस्तिष्क की उत्पत्ति पूरी तरह अलग-अलग जनक कोशिका-वंशों से हुई—भ्रूण के विकास के शुरुआती क्षणों से ही वे अलग थे। वयस्क अवस्था में वे एक अंग की तरह काम करते हैं, लेकिन उनका निर्माण दो प्राचीन तंत्रों से हुआ, जिन्हें विकास ने धीरे-धीरे एक साथ ला दिया।

पश्चमस्तिष्क वास्तव में क्या करता है?

पश्चमस्तिष्क, यानी ब्रेनस्टेम, उन स्वचालित क्रियाओं को नियंत्रित करता है जो आपको जीवित रखती हैं: साँस लेना, दिल की धड़कन, नींद का नियमन, भूख के संकेत और चेहरे, जीभ तथा गले की वे मांसपेशियाँ जो आपको निगलने और बोलने में मदद करती हैं। अग्रमस्तिष्क भाषा, तर्क, स्मृति और चेतना जैसे उच्चस्तरीय काम संभालता है।

इस खोज में इतना समय क्यों लगा?

एकल जनक कोशिका वाले मॉडल को विकास के सबसे शुरुआती चरण, गैस्ट्रुलेशन के दौरान, कभी सीधे परखा ही नहीं गया था। प्रयोगशाला के पिछले अध्ययनों में जनक कोशिकाओं के प्रकारों में फ़र्क किए बिना ब्रेनस्टेम के न्यूरॉन्स बनाने की कोशिश की गई और इसके नतीजे भरोसेमंद नहीं रहे। Stanford के अध्ययन ने उस क्षण को देखकर सवाल का जवाब दिया, जब मस्तिष्क का कोई भी हिस्सा पहचानने लायक आकार नहीं ले पाया था।

इसका ALS और SMA के शोध पर क्या असर पड़ेगा?

दोनों बीमारियाँ साँस लेने और निगलने को नियंत्रित करने वाले पश्चमस्तिष्क के न्यूरॉन्स को नष्ट करती हैं। पहले वैज्ञानिक इन कोशिकाओं को प्रयोगशाला की डिश में भरोसेमंद ढंग से विकसित नहीं कर पाते थे। कोशिकाओं का मॉडल न होने से, दोनों बीमारियों का आणविक स्तर पर अध्ययन करना लगभग नामुमकिन था। Stanford की टीम ने अब पहली बार काम करने वाले मानव पश्चमस्तिष्क न्यूरॉन्स विकसित किए हैं, जिससे ALS और SMA—दोनों के लिए बीमारी के मॉडल बनाने और दवाओं की जाँच करने का रास्ता खुल गया है।

यह अध्ययन 18 सितंबर को Nature Neuroscience में प्रकाशित हुआ। टीम का अगला लक्ष्य रीढ़ की हड्डी की विकासात्मक उत्पत्ति का पता लगाना है।

अब दोनों दिशाओं में एक व्यावहारिक सवाल खुला है: अगर आखिरकार पश्चमस्तिष्क की बीमारी की प्रक्रियाओं का प्रयोगशाला की डिश में अध्ययन किया जा सकता है, तो मस्तिष्क की दो-अंग वाली बनावट के बारे में और क्या-क्या हमारी नज़र से ओझल रहा है—क्योंकि हमने शुरुआत ही गलत जगह से की?

संदर्भ: Dundes and Jokhai et al., “Separable developmental origins of the forebrain/midbrain and hindbrain,” Nature Neuroscience, 2026.

टैग: neuroscience, ALS, evolutionary biology, brain development, kyle loh, sma

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