अध्ययन पुष्टि करता है कि हमें तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान – हार्वर्ड गजट में मादा चूहों की आवश्यकता क्यों है

चूहे लंबे समय से तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान का एक केंद्रीय हिस्सा रहे हैं, जो एक लचीला मॉडल प्रदान करते हैं जिसे वैज्ञानिक नियंत्रित कर सकते हैं और मस्तिष्क की जटिल आंतरिक कार्यप्रणाली के बारे में अधिक जानने के लिए अध्ययन कर सकते हैं। ऐतिहासिक रूप से, शोधकर्ताओं ने प्रयोगों में मादा चूहों पर नर चूहों का समर्थन किया है, इस चिंता के कारण कि महिलाओं में हार्मोन चक्र व्यवहारिक भिन्नता का कारण बनता है जो परिणाम को खराब कर सकता है।

लेकिन हार्वर्ड मेडिकल स्कूल के नए शोध इस धारणा को चुनौती देते हैं और सुझाव देते हैं कि कई प्रयोगों के लिए चिंता को उचित नहीं ठहराया जा सकता है।

करंट बायोलॉजी में 7 मार्च को प्रकाशित अध्ययन के नतीजे बताते हैं कि मादा चूहे, हार्मोनल उतार-चढ़ाव के बावजूद, खोजपूर्ण व्यवहार प्रदर्शित करती हैं जो उनके पुरुष साथियों की तुलना में अधिक स्थिर है।

आमतौर पर लैब सेटिंग्स में अध्ययन किए गए चूहों के एक तनाव का उपयोग करते हुए, शोधकर्ताओं ने विश्लेषण किया कि जानवरों ने कैसे व्यवहार किया क्योंकि वे एक खुली जगह की स्वतंत्र रूप से खोज करते थे। उन्होंने पाया कि हार्मोन चक्र का व्यवहार पर नगण्य प्रभाव पड़ता है और व्यक्तिगत मादा चूहों के बीच व्यवहार में अंतर बहुत अधिक था। इसके अलावा, चूहों के भीतर और उनके बीच, महिलाओं की तुलना में पुरुषों के लिए व्यवहार में अंतर और भी अधिक था।

शोध दल ने कहा कि परिणाम दोनों लिंगों को माउस अध्ययन में शामिल करने के महत्व को रेखांकित करते हैं।

“मुझे लगता है कि यह वास्तव में शक्तिशाली सबूत है कि यदि आप प्राकृतिक, सहज अन्वेषणात्मक व्यवहार का अध्ययन कर रहे हैं, तो आपको अपने प्रयोगों में दोनों लिंगों को शामिल करना चाहिए – और यह इस तर्क की ओर जाता है कि इस सेटिंग में, यदि आप काम करने के लिए केवल एक लिंग चुन सकते हैं , आपको वास्तव में महिलाओं पर काम करना चाहिए,” एचएमएस में ब्लावात्निक संस्थान में न्यूरोबायोलॉजी के प्रोफेसर संदीप रॉबर्ट दत्ता ने कहा, जिन्होंने पूर्वोत्तर विश्वविद्यालय के रेबेका शांस्की के साथ अध्ययन का सह-नेतृत्व किया।

कृन्तकों से मनुष्यों तक: पूर्वाग्रह का इतिहास

जैसा कि न्यूरोसाइंटिस्ट मानव मस्तिष्क को बेहतर ढंग से समझने का प्रयास करते हैं, वे नियमित रूप से माउस की ओर मुड़ते हैं, जिसे दत्ता “मस्तिष्क कैसे काम करता है, यह समझने के लिए प्रमुख कशेरुकी मॉडल” मानता है।

ऐसा इसलिए है क्योंकि माउस और मानव मस्तिष्क काफी मात्रा में संरचनात्मक संगठन और आनुवंशिक जानकारी साझा करते हैं, इसलिए वैज्ञानिक विशिष्ट प्रायोगिक प्रश्नों को संबोधित करने और मानव रोगों के मॉडल बनाने के लिए माउस जीनोम में आसानी से हेरफेर कर सकते हैं।

“जीन और तंत्रिका सर्किट के बीच संबंधों के बारे में हम जो कुछ भी समझते हैं, और तंत्रिका गतिविधि और व्यवहार के बीच, माउस में बुनियादी शोध से आता है, और माउस मॉडल न्यूरोलॉजिकल की विस्तृत श्रृंखला के खिलाफ हमारी लड़ाई में वास्तव में केंद्रीय उपकरण होने जा रहे हैं। और मनोवैज्ञानिक रोग, ”दत्ता ने कहा।

50 से अधिक वर्षों के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रयोगों में नर चूहों को तरजीह दी है, और कहीं भी यह अभ्यास तंत्रिका विज्ञान की तुलना में अधिक प्रमुख नहीं रहा है। वास्तव में, 2011 के एक विश्लेषण में पाया गया कि मादा चूहों की तुलना में पुरुष चूहों के एकल-लिंग तंत्रिका विज्ञान अध्ययन पांच गुना अधिक थे। समय के साथ, इस अभ्यास के परिणामस्वरूप महिला मस्तिष्क की खराब समझ हुई है, महिलाओं में मानसिक और न्यूरोलॉजिकल स्थितियों के गलत निदान में योगदान के साथ-साथ दवाओं का विकास जो महिलाओं के लिए अधिक दुष्प्रभाव है – शैंस्की द्वारा एक में उल्लिखित मुद्दे नेचर न्यूरोसाइंस में 2021 परिप्रेक्ष्य।

पशु अनुसंधान में सामान्य रूप से लिंग प्रतिनिधित्व में असमानता को ऐतिहासिक रूप से मानव विषयों से जुड़े शोध में भी दिखाया गया है।

“यह पूर्वाग्रह बुनियादी विज्ञान में शुरू होता है, लेकिन नतीजों को दवा के विकास में रोल किया जाता है, और दवाओं के उत्पादन में पूर्वाग्रह होता है, और विभिन्न लिंगों के लिए दवाएं कैसे अनुकूल होती हैं,” प्रमुख लेखक दाना लेवी ने कहा, एचएमएस में न्यूरोबायोलॉजी में एक शोध साथी . उदाहरण के लिए, लेवी ने नोट किया कि चिंता, अवसाद और दर्द जैसी स्थितियों को नर चूहों की तुलना में मादा चूहों और महिलाओं में अलग-अलग रूप से प्रकट करने के लिए जाना जाता है, जो प्रारंभिक चरण के दवा परीक्षण में अधिक बार उपयोग किए जाते हैं।

वैज्ञानिक अनुसंधान में सेक्स पूर्वाग्रह की समस्या का समाधान करने के लिए, राष्ट्रीय स्वास्थ्य संस्थान ने 2016 में एक नीति प्रकाशित की जिसमें शोधकर्ताओं को पुरुष और महिला विषयों और नमूनों को प्रयोगों में शामिल करने की आवश्यकता थी। हालांकि, अनुवर्ती अध्ययन जो वैज्ञानिक विषयों को देखते हैं और तंत्रिका विज्ञान की जांच करते हैं, विशेष रूप से इंगित करते हैं कि प्रगति धीमी रही है।

दत्ता ने कहा, न्यूरोसाइंस में इस तरह के लंबे समय से चले आ रहे पूर्वाग्रह के कारण जटिल हैं: “इसका एक हिस्सा सिर्फ सादा पुराना लिंगवाद है, और इसका एक हिस्सा इस अर्थ में रूढ़िवाद है कि लोगों ने इतने लंबे समय तक नर चूहों का अध्ययन किया है कि वे नहीं करते बदलाव लाना चाहते हैं।”

फिर भी शायद मादा चूहों को बाहर करने का सबसे बड़ा कारण, दत्ता ने कहा, एक व्यापक धारणा से उपजा है कि एस्ट्रोजेन और प्रोजेस्टेरोन जैसे हार्मोन में चक्रीय भिन्नता से उनका व्यवहार व्यापक रूप से प्रभावित होता है – मासिक धर्म चक्र का कृंतक संस्करण, जिसे एस्ट्रस चक्र के रूप में जाना जाता है। दत्ता और लेवी के अनुसार, एस्ट्रस स्थिति को चूहों में कुछ सामाजिक और यौन व्यवहारों पर एक मजबूत प्रभाव के लिए जाना जाता है। हालांकि, अन्य व्यवहारिक संदर्भों में एस्ट्रस स्थिति के प्रभाव पर डेटा मिश्रित किया गया है, जिसके परिणामस्वरूप दत्ता “साहित्य में एक वास्तविक असहमति” कहते हैं।

दत्ता ने कहा, “हम यह मापना चाहते थे कि एस्ट्रस चक्र अन्वेषण के बुनियादी पैटर्न को कितना प्रभावित करता है।” “हमारा सवाल यह था कि क्या माउस के हार्मोनल अवस्था में चल रहे ये परिवर्तन अन्य तंत्रिका सर्किटों को एक तरह से प्रभावित करते हैं जो शोधकर्ताओं के लिए भ्रमित करने वाला है।”

लेवी ने आगे कहा, “हर किसी की तरह, हमने मान लिया कि महिलाओं को जोड़ना हमारे प्रयोगों को जटिल बनाने वाला था,” और इसलिए हमने कहा, ‘क्यों न इसका परीक्षण किया जाए।'”

परीक्षण मान्यताओं

शोधकर्ताओं ने एक गोलाकार खुले क्षेत्र में लैब माउस के एक सामान्य तनाव से आनुवंशिक रूप से समान पुरुषों और महिलाओं का अध्ययन किया – व्यवहार तंत्रिका विज्ञान प्रयोगों के लिए एक मानक प्रयोगशाला सेटअप। व्यवहार में, परीक्षण में 20 मिनट के लिए 5-गैलन होम डिपो बाल्टी में एक माउस रखना और 3डी में माउस के आंदोलनों और व्यवहारों को रिकॉर्ड करने के लिए कैमरे का उपयोग करना शामिल था क्योंकि यह स्वतंत्र रूप से अंतरिक्ष का पता लगाता था। शोधकर्ताओं ने प्रत्येक मादा माउस को अपनी एस्ट्रस स्थिति निर्धारित करने के लिए निगल लिया और बाल्टी परीक्षण को एक ही व्यक्ति के साथ कई बार दोहराया।

टीम ने MoSeq के साथ वीडियो का विश्लेषण किया, जो एक कृत्रिम बुद्धिमत्ता तकनीक है जिसे पहले प्रयोगशाला द्वारा विकसित किया गया था। तकनीक मशीन लर्निंग एल्गोरिदम का उपयोग माउस के आंदोलनों को लगभग 50 अलग-अलग “सिलेबल्स” या बॉडी लैंग्वेज के घटकों में विभाजित करने के लिए करती है: छोटी, एकल गति जैसे कि रियरिंग अप, पॉज़िंग, स्टेपिंग या टर्निंग। MoSeq के साथ, शोधकर्ताओं ने प्रत्येक सत्र के दौरान माउस व्यवहार की संरचना और पैटर्न के बारे में गहराई से, उच्च-रिज़ॉल्यूशन डेटा एकत्र किया।

शोधकर्ताओं ने पाया कि मादा चूहों में खोजपूर्ण व्यवहार पर एस्ट्रस स्थिति का बहुत कम प्रभाव पड़ा। इसके बजाय, व्यवहार के पैटर्न मादा चूहों में पूरे एस्ट्रस चक्र की तुलना में बहुत अधिक भिन्न होते हैं।

“यदि आप मुझे हमारे ढेर से कोई यादृच्छिक वीडियो देते हैं, तो मैं आपको बता सकता हूं कि यह कौन सा माउस है। दत्ता ने कहा, इस तरह व्यवहार का पैटर्न व्यक्तिगत है, जो बताता है कि व्यवहार संबंधी अध्ययनों में, “डेटा में भिन्नता का एक प्रमुख पहलू यह तथ्य है कि व्यक्तियों के पास अलग-अलग जीवन इतिहास होते हैं।”

जब शोधकर्ताओं ने मादा और नर चूहों की तुलना की, तो उन्हें कुछ ऐसा मिला जिसने उन्हें आश्चर्यचकित कर दिया: नर ने भी व्यवहार की वैयक्तिकता का प्रदर्शन किया, लेकिन उनके पास एक ही माउस के भीतर और महिलाओं की तुलना में चूहों के बीच अधिक व्यवहार भिन्नता थी।

दत्ता ने कहा, “लोग यह धारणा बना रहे हैं कि हम प्रयोग के भीतर और बाहर तुलना करने के लिए नर चूहों का उपयोग कर सकते हैं, लेकिन हमारा डेटा बताता है कि महिला चूहों व्यवहार के मामले में अधिक स्थिर हैं, इस तथ्य के बावजूद कि उनके पास एस्ट्रस चक्र है।”

बदलाव का मामला

दत्ता ने कहा कि वैज्ञानिक आम तौर पर इस बात से सहमत हैं कि निष्पक्षता के दृष्टिकोण से मादा चूहों को शामिल करना महत्वपूर्ण है, फिर भी कुछ लोग चिंतित हैं कि यह उनके शोध को जटिल बना सकता है। उनके लिए, नए निष्कर्ष प्रयोगों में मादा चूहों का उपयोग करने के लिए एक मजबूत वैज्ञानिक मामला बनाते हैं।

दत्ता ने कहा, “तथ्य यह है कि महिला व्यवहार अधिक विश्वसनीय है, यह बताता है कि महिलाओं सहित वास्तव में कई परिस्थितियों में आपके डेटा में समग्र परिवर्तनशीलता कम हो सकती है।”

अपने निष्कर्षों के आधार पर, दत्ता लैब के शोधकर्ताओं ने अपने अन्य प्रयोगों में पहले से ही नर चूहों से मिश्रित समूहों या मादा चूहों पर स्विच कर लिया है जिसमें परिपत्र, खुले क्षेत्र में परीक्षण शामिल है।

दत्ता ने आगाह किया कि अध्ययन एक लैब सेटअप में केवल एक माउस स्ट्रेन को देखता है, और इसलिए परिणामों को आगे के परीक्षण के बिना अन्य स्ट्रेन और सेटअप के लिए सामान्यीकृत नहीं किया जा सकता है। हालांकि, उन्होंने कहा कि स्ट्रेन और सेटअप का उपयोग आमतौर पर तंत्रिका विज्ञान अनुसंधान में किया जाता है, जिसमें प्रारंभिक चरण के दवा विकास में यह परीक्षण करना शामिल है कि एक संभावित दवा माउस लोकोमोशन को कैसे प्रभावित करती है।

दत्ता ने कहा कि निष्कर्ष “उन लोगों को प्रोत्साहित करना चाहिए जो इस संदर्भ में दवा के विकास में रुचि रखते हैं ताकि दोनों लिंगों को उनके विश्लेषण में शामिल किया जा सके।”

अब, दत्ता और लेवी यह पता लगाने में रुचि रखते हैं कि भूख, प्यास, दर्द और बीमारी जैसी हार्मोनल स्थिति से परे आंतरिक स्थिति चूहों में खोजपूर्ण व्यवहार को कैसे प्रभावित करती है।

लेवी ने समझाया, “सवाल यह है कि आपकी वर्तमान आंतरिक स्थिति और आपकी व्यक्तिगत पहचान के बीच इस रस्साकशी में कौन जीतता है।”

वे अध्ययन में देखे गए माउस व्यवहार के व्यक्तित्व के तंत्रिका आधार में भी गहराई से उतरना चाहते हैं।

दत्ता ने कहा, “मैं इस बात से हैरान था कि हम व्यक्तियों के बीच कितनी स्थिर भिन्नता देख रहे थे – ऐसा लगता है कि ये चूहे वास्तव में व्यक्ति हैं।” “हम लैब चूहों को विनिमेय विजेट के रूप में सोचने के आदी हैं, लेकिन वे बिल्कुल नहीं हैं। तो, व्यवहार के इन वैयक्तिकृत प्रतिमानों को क्या नियंत्रित कर रहा है?”

“हम व्यक्तित्व के तंत्र को समझना चाहते हैं: व्यक्तियों के बीच परिवर्तनशीलता कैसे आती है, यह व्यवहार को कैसे प्रभावित करता है, इसे क्या बदल सकता है, और मस्तिष्क के कौन से क्षेत्र इसका समर्थन करते हैं,” लेवी ने कहा।

इसके लिए, दत्ता लैब जन्म से लेकर मृत्यु तक चूहे के व्यवहार की जांच कर रही है ताकि यह समझा जा सके कि विकास के दौरान व्यवहार के व्यक्तिगत पैटर्न कैसे उभरते हैं और क्रिस्टलाइज होते हैं, और वे जीवन भर कैसे बदलते हैं।

शोधकर्ताओं को यह भी उम्मीद है कि उनका काम जटिल कार्यों को पूरा करने जैसे अन्य संदर्भों में एस्ट्रस चक्र माउस व्यवहार को प्रभावित करता है या नहीं, इस पर अधिक कठोर, मात्रात्मक शोध के लिए दरवाजा खोल देगा।

लेवी ने कहा, “यह एक बहुत ही दिलचस्प उदाहरण है कि कैसे धारणाएं जो हमारे विज्ञान को संचालित करने और डिजाइन करने के तरीके को प्रभावित करती हैं, कभी-कभी केवल धारणाएं होती हैं – और उनका सीधे परीक्षण करना महत्वपूर्ण है, क्योंकि कभी-कभी वे सच नहीं होते हैं।”

अतिरिक्त लेखकों में एचएमएस के निगेल हंटर, शेरी लिन, एम्मा रॉबिन्सन, विन्थ्रोप गिलिस, एली कॉनलिन और रॉकवेल एनोहा शामिल हैं।

दत्ता न्यूमोरा, इंक. और गिलगमेश फार्मास्युटिकल्स के वैज्ञानिक सलाहकार बोर्ड में हैं, जिन्होंने MoSeq तकनीक को लाइसेंस दिया है।

अनुसंधान को NIH (U19NS113201; RF1AG073625; R01NS114020), ब्रेन रिसर्च फाउंडेशन, द सिमंस कोलाबोरेशन ऑन द ग्लोबल ब्रेन, द सिमन्स कोलैबोरेशन फॉर प्लास्टिसिटी इन द एजिंग ब्रेन, द ह्यूमन फ्रंटियर साइंस प्रोग्राम, और ज़करमैन एसटीईएम लीडरशिप प्रोग्राम का समर्थन प्राप्त था। .