সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস

সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস (এসটিএন) হল মস্তিষ্কের একটি ছোট লেন্সের মতো আকৃতির নিউক্লিয়াস। কাজের দিক থেকে এটি বেসাল গ্যাংলিয়া ব্যবস্থার অংশ। দেহতাত্ত্বিকভাবে এটি সাবথ্যালামাসের প্রধান অংশ গঠন করে। নাম থেকে বোঝা যায়, সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস থ্যালামাসের নিচের দিকে অবস্থিত। এটি সাবস্ট্যানশিয়া নিগ্রার উপরের অংশ এবং অন্তঃস্থ ক্যাপসুলের মাঝের জায়গায় থাকে।
সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসে থাকা প্রধান ধরনের নিউরনের তুলনামূলকভাবে লম্বা, কম শাখাযুক্ত ডেনড্রাইট দেখা যায়। মাঝখানের নিউরনগুলিতে ডেনড্রাইটিক শাখাগুলি বেশি ডিম্বাকৃতি (ellipsoidal) হয়ে থাকে। এই শাখার আকার (১,২০০ মাইক্রোমিটার, ৬০০ মাইক্রোমিটার, এবং ৩০০ মাইক্রোমিটার) ইঁদুর, বিড়াল, বানর এবং মানুষসহ বিভিন্ন প্রাণীতে একই রকম—যা অস্বাভাবিক। তবে নিউরনের সংখ্যা মস্তিষ্কের আকার বাড়ার সাথে সাথে বাড়ে এবং নিউক্লিয়াসের বাইরের মাপও বড় হয়। প্রধান নিউরনগুলি গ্লুটামেটারজিক, যা বেসাল গ্যাংলিয়া ব্যবস্থায় তাদের একটি বিশেষ কাজের জায়গা দেয়। মানুষের ক্ষেত্রে প্রায় ৭.৫% গাবাএর্জিক ইন্টারনিউরনের একটি ছোট দল থাকে যা স্থানীয় সার্কিটে অংশ নেয়; তবে সাবথ্যালামিক নিউরনের ডেনড্রাইটিক শাখাগুলি সীমানা থেকে দূরে থাকে এবং মূলত একে অপরের সাথে মেলামেশা করে।
সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের গঠন এখনও পুরোপুরি জানা যায়নি এবং বোঝা যায়নি, তবে এটি সম্ভবত কয়েকটি ভেতরের এলাকা নিয়ে তৈরি। বানর বা মানুষের মতো প্রাইমেটের সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসকে প্রায়শই তিনটি ভেতরের দেহতাত্ত্বিক-কাজের এলাকায় ভাগ করা হয়। যদিও, এই তথাকথিত "তিন ভাগের মডেল" নিয়ে বিতর্ক আছে কারণ এটি মস্তিষ্কের কাজে সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের জটিলতাকে পুরোপুরি ব্যাখ্যা করে না।
সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস তার প্রধান সংকেত পায় বহিঃস্থ গ্লোবাস প্যালিডাস (GPe) থেকে, যেটি প্রায়শই বলা হয় অ্যানসা লেন্টিকুলারিস এর মাধ্যমে নয় বরং এডিঙ্গারের চিরুনি সিস্টেমের অংশ গঠনকারী মাঝের প্যালিডাম এবং ভেতরের ক্যাপসুল পার হয়ে ছড়িয়ে পড়া 'চিরুনি' তন্তু এবং অ্যানসা সাবথ্যালামিকার মাধ্যমে আসে। এই ভেতরের দিকে আসা তন্তুগুলি গাবাএর্জিক, যা সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের নিউরনগুলিকে শান্ত করে। উত্তেজক, গ্লুটামেটারজিক সংকেত আসে সেরেব্রাল কর্টেক্সের (মোটর, প্রিমোটর এবং চোখ নাড়ানোর সংকেতের আধিপত্য সহ সামনের কর্টেক্সের প্রাধান্য) এবং কেন্দ্রীয় কমপ্লেক্সের পারাফ্যাসিকুলারিস পার্স (pars parafascicularis) থেকে। সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস নিউরোমডুলেটরি সংকেতও পায়, বিশেষ করে সাবস্ট্যানশিয়া নিগ্রা পার্স কমপ্যাক্টা থেকে ডোপামিনার্জিক তন্তু। এটি পেডাঙ্কুলোপন্টিন নিউক্লিয়াস থেকেও সংকেত পায়।
সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস নিউরনের তন্তুগুলি নিউক্লিয়াসের উপরের অংশ থেকে বের হয়। বাইরের দিকে যাওয়া তন্তুগুলি গ্লুটামেটারজিক (উত্তেজক)। স্ট্রায়াটামের সাথে সংযোগ (ম্যাকাকে ১৭.৩%) ছাড়া, বেশিরভাগ সাবথ্যালামিক প্রধান নিউরন একাধিক লক্ষ্যে যায় এবং বেসাল গ্যাংলিয়ার মূলের অন্যান্য অংশের দিকে এগোয়। কিছু তন্তু মাঝখানে সাবস্ট্যানশিয়া নিগ্রা এবং পাশের দিকে মাঝের ও পাশের প্যালিডাম নিউক্লিয়াসে যায় (৩-লক্ষ্য, ২১.৩%)। কিছু ২-লক্ষ্যবিশিষ্ট যেমন পাশের প্যালিডাম এবং সাবস্ট্যানশিয়া নিগ্রা (২.৭%) বা পাশের প্যালিডাম এবং মাঝের প্যালিডাম (৪৮%)। পাশের প্যালিডামের জন্য শুধুমাত্র এক লক্ষ্যে যাওয়া তন্তু কম। প্যালিডামে, সাবথ্যালামিক তন্তুগুলি প্যালিডাল সীমানার সমান্তরাল পট্টিতে শেষ হয়। যখন এই লক্ষ্যে পৌঁছানো সব তন্তু যোগ করা হয়, সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের প্রধান বাইরের দিকে যাওয়া তন্তু, ৮২.৭% ক্ষেত্রে, স্পষ্টতই অন্তঃস্থ গ্লোবাস প্যালিডাস-এ যায়।
কিছু গবেষক ভেতরের অ্যাক্সনের কোলাটারেল রিপোর্ট করেছেন। যদিও এর জন্য কাজের প্রমাণ খুব কম।
সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের প্রথম ভেতরের বৈদ্যুতিক রেকর্ডিং করা হয়েছিল ধারালো ইলেক্ট্রোড ব্যবহার করে ইঁদুরের মস্তিষ্কের স্লাইস প্রস্তুতিতে। এই রেকর্ডিংয়ে তিনটি গুরুত্বপূর্ণ পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল, যার সবকটিই পরবর্তী সময়ে সাবথ্যালামিক নিউরনের সক্রিয়তার বৈশিষ্ট্যগুলির প্রতিবেদনে প্রধান হয়ে উঠেছে। প্রথম পর্যবেক্ষণটি ছিল যে, কারেন্ট ইনজেকশন বা সিন্যাপটিক উদ্দীপনা ছাড়াই অধিকাংশ কোষ নিজে থেকেই সক্রিয় ছিল। দ্বিতীয় পর্যবেক্ষণে দেখা গেছে যে এই কোষগুলি সাময়িকভাবে অত্যন্ত উচ্চ গতিতে সক্রিয় হওয়ার ক্ষমতা রাখে। তৃতীয় পর্যবেক্ষণটি রৈখিক নয় এমন আচরণ সম্পর্কিত, যখন কোষগুলিকে –৬৫ এমভি-এর নিচে হাইপারপোলারাইজ করার পর সাময়িকভাবে ডিপোলারাইজ করা হয়। তখন তারা ভোল্টেজ-নিয়ন্ত্রিত ক্যালসিয়াম ও সোডিয়াম প্রবাহ ব্যবহার করে অ্যাকশন পটেনশিয়ালের বিস্ফোরণ ঘটাতে পারে।
সাম্প্রতিক কিছু গবেষণা সাবথ্যালামিক নিউরনগুলির স্বয়ংক্রিয় গতিনিয়ন্ত্রক ক্ষমতার উপর কেন্দ্রীভূত হয়েছে। এই কোষগুলিকে প্রায়শই "দ্রুত-স্পাইকিং পেসমেকার" বলা হয়। বানর বা মানুষের মতো প্রাইমেটদের মধ্যে এগুলি ৮০ থেকে ৯০ হার্জ পর্যন্ত নিজে থেকেই অ্যাকশন পটেনশিয়াল তৈরি করতে পারে।
দোলনশীল ও একই সময়ে হওয়া কাজ সম্ভবত পারকিনসন রোগে আক্রান্ত রোগী ও প্রাণী মডেল থেকে রেকর্ড করা সাবথ্যালামিক নিউরনগুলির একটি স্বতন্ত্র সক্রিয়তার ধরন, যেখানে সাবস্ট্যানশিয়া নাইগ্রা পার্স কমপ্যাক্টা-তে ডোপামিনার্জিক কোষের ক্ষয় প্রধান রোগ।
সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস ও গ্লোবাস প্যালিডাস-এর বাইরের অংশের মধ্যে শক্তিশালী পারস্পরিক সংযোগ আছে। উভয়ই দ্রুত-স্পাইকিং গতিনিয়ন্ত্রক। এগুলি একত্রে "বেসাল গ্যাংলিয়ার কেন্দ্রীয় গতিনিয়ন্ত্রক" গঠন করে বলে মনে করা হয়।
পাশের প্যালিডাম ও সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের সংযোগ বেসাল গ্যাংলিয়া ব্যবস্থার মধ্যে সবচেয়ে শক্তিশালী সংকেত পাঠানো/গ্রহণকারী অংশ হ্রাসের ক্ষেত্র। আয়তনের দিক থেকে মানুষের পাশের প্যালিডাম ৮০৮ মিমি এবং সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস মাত্র ১৫৮ মিমি। নিউরনের সংখ্যার পরিপ্রেক্ষিতে এটি নির্দিষ্ট জায়গায় যাওয়ার সঠিকতা হারিয়ে একটি শক্তিশালী সংকোচন নির্দেশ করে।
পাশের প্যালিডাম থেকে কিছু তন্তু স্ট্রায়াটামে যায়। মাঝের প্যালিডামের কাজ পাশের প্যালিডাম ও সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের ভেতরের দিকে আসা তন্তু দ্বারা প্রভাবিত হয়। সাবস্ট্যানশিয়া নাইগ্রা পার্স রেটিকুলাটা-এর ক্ষেত্রেও একই প্রযোজ্য। সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস পেডাঙ্কুলো-পন্টিন কমপ্লেক্সে (id) তন্তু পাঠায়।
পাশের প্যালিডাম-সাবথ্যালামিক ব্যবস্থা পারকিনসন রোগ-এ লক্ষণীয় কাজের ধরন সৃষ্টিতে প্রধান ভূমিকা পালন করে বলে মনে করা হয়।
এসটিএন-এর ক্ষতিসাধন নড়াচড়া কমে যাওয়া, শক্ত হওয়া এবং কম্পন-এর মতো চলন সংক্রান্ত লক্ষণগুলি কমিয়ে দেয় পারকিনসন রোগে। এটি প্রথম এমপিটিপি বানরের মডেলে বার্গমান ও সহকর্মীদের একটি গবেষণাপত্রে দেখানো হয়েছিল। এটি বেনাজ্জৌজ ও সহকর্মীদেরকে নিউক্লিয়াসের গভীর মস্তিষ্ক উদ্দীপনা পরীক্ষা করতে উৎসাহিত করেছিল, যা ধ্বংস করার মতো প্রভাব ফেলে বলে পরিচিত ছিল। শীঘ্রই, আলিম লুই বেনাবিদ-এর দল দেখায় যে নিউক্লিয়াসের গভীর মস্তিষ্ক উদ্দীপনা পারকিনসন রোগে আক্রান্ত মানুষের রোগীদের লক্ষণ কমাতেও কার্যকর, যা বর্তমানে এফডিএ অনুমোদিত এবং বহুল ব্যবহৃত গভীর মস্তিষ্ক উদ্দীপনার রূপ প্রতিষ্ঠা করে। প্রথমে উদ্দীপিত হয় ভেতরের দিকে আসা তন্তুর শেষ শাখাগুলি, যা সাবথ্যালামিক নিউরনের কাজ বদলায়। তবে, ইঁদুরের থ্যালামিক স্লাইস থেকে দেখা গেছে, যে উদ্দীপনা আশেপাশের অ্যাস্ট্রোসাইটগুলিকে অ্যাডেনোসিন ট্রাইফসফেট (এটিপি) ছাড়তে প্ররোচিত করে, যা অ্যাডেনোসিন-এর পূর্বসূরী (একটি ভাঙার প্রক্রিয়ার মাধ্যমে)। ফলস্বরূপ, অ্যাডেনোসিন এ১ রিসেপ্টর সক্রিয়করণ থ্যালামাসে উত্তেজক সংকেত পাঠানো কমিয়ে দেয়, যার ফলে সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের ধ্বংসের অনুকরণ ঘটে।
বার্গমান-এর গবেষণাপত্রের আগে, স্টেরিওট্যাকটিক সার্জারিতে নিউক্লিয়াসের ক্ষতি করা এড়ানো হত, কারণ জানা ছিল যে সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াসের একপাশে ক্ষতি—যা স্বাভাবিকভাবে স্ট্রোকের ফলে হতে পারে—হেমিব্যালিজমের দিকে নিয়ে যেতে পারে। যদিও এটি সাধারণভাবে সত্য, চিকিৎসার সময় ঘটনাক্রমে এসটিএন-এর ক্ষতি বহুবার করা হয়েছে এবং সম্প্রতি এমআর নির্দেশিত ফোকাসড আল্ট্রাসাউন্ড-এর আবির্ভাবের সাথে নতুন করে আগ্রহ বেড়েছে, যা পারকিনসন রোগের চিকিৎসার জন্য সাবথ্যালামিক নিউক্লিয়াস ধ্বংস করার পরীক্ষার জন্য ব্যবহৃত হয়েছে। মজার বিষয় হল, মাইকেল ফক্স-এর নেতৃত্বাধীন একটি দল সম্প্রতি দেখিয়েছে যে, যদিও কিছু ক্ষত যা হেমিব্যালিজমের দিকে নিয়ে যায় তা প্রকৃতপক্ষে এসটিএন এবং তার আশেপাশে ছিল, তবে রিপোর্টকৃত বেশিরভাগ ক্ষেত্রে মস্তিষ্কের অন্যান্য জায়গায় ছিল।
যেহেতু এসটিএন-এর একটি সম্ভাব্য কাজ আবেগ নিয়ন্ত্রণ, তাই এই অঞ্চলের কাজে সমস্যা জোরপূর্বক কাজ করার অসুবিধার সাথে জড়িত বলে মনে করা হয়। গভীর মস্তিষ্ক উদ্দীপনার মাধ্যমে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি পালস দেওয়া গুরুতর জোরপূর্বক আচরণ ঠিক করতে কিছু আশা দেখিয়েছে এবং এই অসুবিধার চিকিৎসা না হওয়া ক্ষেত্রে এটি এফডিএ অনুমোদিত হয়েছে।
এসটিএন-এর কাজ পুরোপুরি বোঝা যায়নি, তবে ধারণা করা হয় যে, বেসাল গ্যাংলিয়ার একটি অংশ হিসাবে, এটি চলন নিয়ন্ত্রণের তথাকথিত "হাইপারডাইরেক্ট" এবং "ইন্ডাইরেক্ট" পথে ভূমিকা রাখে, যেখানে ডাইরেক্ট পথটি স্ট্রায়াটাম থেকে ভেতরের প্যালিডামে যাওয়ার সময় এসটিএন-কে এড়িয়ে যায়। এসটিএন-এর কাজে সমস্যা চলন সংক্রান্ত লক্ষণ যেমন শক্ত হওয়া, ধীরে চলা এবং কম্পনের সাথে জড়িত, আচরণগত বৈশিষ্ট্য যেমন চলমান চলাচল বন্ধ করা বা দুটি সমানভাবে পুরস্কৃত বস্তু উপস্থাপিত হলে তাৎক্ষণিক সিদ্ধান্ত নেওয়া।
এসটিএন-এর শারীরবৃত্তীয় ভূমিকা দীর্ঘদিন এর রোগ সংক্রান্ত ভূমিকা দ্বারা ঢাকা পড়ে ছিল। তবে সম্প্রতি, এসটিএন-এর শারীরবৃত্তির উপর গবেষণা এই আবিষ্কারের দিকে নিয়ে গেছে যে, এসটিএন ইচ্ছাকৃত চলন অর্জনের জন্য প্রয়োজনীয়, যার মধ্যে হাঁটা, ভারসাম্য এবং চলন সমন্বয় অন্তর্ভুক্ত। এটি চলমান চলন কাজ বন্ধ বা থামানোর সাথে জড়িত। তদুপরি, এসটিএন উদ্দীপনা সাধারণত হাঁটাচলার কাজে উল্লেখযোগ্য হ্রাসের সাথে সম্পর্কিত ছিল, অন্যদিকে এসটিএন কাজ বন্ধ করা হাঁটাচলা বাড়িয়ে দেয়।
এসটিএন প্রথম ১৮৬৫ সালে জুল বার্নার্ড লুইস দ্বারা বর্ণিত হয়েছিল।