नमक के दाने से भी छोटा दिमागी चिप! बिना तार के पढ़ेगा दिमाग के इलेक्ट्रिकल सिग्नल!!!!

नमक के दाने से भी छोटा दिमागी चिप! बिना तार के पढ़ेगा दिमाग के इलेक्ट्रिकल सिग्नल……

कल्पना कीजिए, एक ऐसा इलेक्ट्रॉनिक डिवाइस जो नमक के एक छोटे से दाने पर रखा जा सके। इसे दिमाग में लगाने के बाद किसी तार या बैटरी की जरूरत न पड़े और यह लगातार दिमाग की गतिविधियों से जुड़े सिग्नल बाहर भेजता रहे।

सुनने में यह किसी साइंस-फिक्शन फिल्म की तकनीक लग सकती है, लेकिन वैज्ञानिकों ने वास्तव में ऐसा एक बेहद छोटा वायरलेस ब्रेन इम्प्लांट विकसित किया है।

अमेरिका की कॉर्नेल यूनिवर्सिटी (Cornell University) के शोधकर्ताओं और उनके सहयोगियों ने यह तकनीक विकसित की है। इसका नाम है MOTE (Microscale Optoelectronic Tetherless Electrode)।

इसकी सबसे बड़ी खासियत सिर्फ इसका छोटा आकार नहीं, बल्कि यह है कि यह जीवित चूहों के दिमाग में एक साल से अधिक समय तक न्यूरॉन्स की गतिविधियों को रिकॉर्ड करके वायरलेस तरीके से डेटा भेजने में सफल रहा।

यह खोज भविष्य में दिमाग से जुड़ी बीमारियों के अध्ययन और न्यूरोलॉजिकल उपचार की तकनीकों को एक नई दिशा दे सकती है। 

1. आखिर कितना छोटा है यह डिवाइस?

इस डिवाइस का आकार जानकर आप हैरान हो सकते हैं।

इसे समझने के लिए तुलना कीजिए: इंसान के एक बाल की मोटाई भी आमतौर पर इससे काफी ज्यादा होती है।

इसका आकार इतना छोटा है कि इसे नमक के एक दाने पर रखा जा सकता है।

इस छोटी-सी जगह में वैज्ञानिकों ने ऐसे इलेक्ट्रॉनिक सर्किट लगाए हैं, जो दिमाग की विद्युत गतिविधियों को पहचान सकते हैं और उनकी जानकारी बाहर भेज सकते हैं।

2. बिना तार और बैटरी के कैसे काम करता है MOTE?

इस तकनीक का सबसे दिलचस्प हिस्सा है इसका Optoelectronic System, यानी प्रकाश की मदद से इलेक्ट्रॉनिक काम करने वाली व्यवस्था।

आमतौर पर दिमाग की गतिविधियों को रिकॉर्ड करने वाले उपकरणों में इलेक्ट्रोड और तारों का इस्तेमाल किया जाता है। लेकिन MOTE में वैज्ञानिकों ने प्रकाश को ही ऊर्जा और संचार का माध्यम बना दिया है।

इसकी कार्यप्रणाली को चार चरणों में समझिए:

पहला चरण – प्रकाश से ऊर्जा

बाहर से भेजी गई लाल और इन्फ्रारेड लेजर किरणें डिवाइस तक पहुंचती हैं। ये किरणें ब्रेन टिश्यू से होकर गुजर सकती हैं।

डिवाइस में मौजूद एक विशेष सेमीकंडक्टर डायोड इस प्रकाश से ऊर्जा प्राप्त करता है। इस तरह इसे पारंपरिक बैटरी की जरूरत नहीं पड़ती।

दूसरा चरण – दिमाग के सिग्नल पकड़ना

दिमाग में मौजूद न्यूरॉन्स यानी तंत्रिका कोशिकाएं आपस में विद्युत और रासायनिक संकेतों के जरिए संवाद करती हैं।

MOTE इन न्यूरॉन्स की विद्युत गतिविधियों को रिकॉर्ड करता है।

तीसरा चरण – सिग्नल को डिजिटल जानकारी में बदलना

इसमें एक विशेष सर्किट होता है, जिसमें Low-Noise Amplifier और ऑप्टिकल एन्कोडर शामिल हैं।

एम्पलीफायर कमजोर इलेक्ट्रिकल सिग्नल को पहचानने योग्य बनाता है और एन्कोडर उन्हें प्रकाश के संकेतों में बदलने की प्रक्रिया में मदद करता है।

चौथा चरण – बिना तार के डेटा ट्रांसमिशन

यह डिवाइस बहुत छोटी-छोटी इन्फ्रारेड लाइट पल्स के जरिए डेटा बाहर भेजता है।

यानी दिमाग के अंदर से मिलने वाली विद्युत गतिविधियों की जानकारी बाहर तक पहुंचाने के लिए पारंपरिक तारों की जरूरत नहीं पड़ती।

इस डिवाइस में एक खास तकनीक का इस्तेमाल किया गया है, जिसे Pulse Position Modulation (PPM) कहते हैं।

इसे आसान भाषा में समझिए।

मान लीजिए, आप किसी को मोर्स कोड की तरह लाइट जलाकर संदेश भेज रहे हैं। सिर्फ लाइट जलने के बजाय, लाइट किस समय चमकी, उसकी टाइमिंग के आधार पर भी जानकारी भेजी जा सकती है।

PPM में भी प्रकाश की पल्स की स्थिति और समय के जरिए डेटा को कोड किया जाता है।

इसका फायदा यह है कि बहुत कम ऊर्जा खर्च करके भी जानकारी भेजी जा सकती है।

यही वजह है कि शोधकर्ताओं ने इस तकनीक को छोटे आकार के डिवाइस में इस्तेमाल किया है, जहां ऊर्जा की उपलब्धता बेहद सीमित होती है।

शोधकर्ताओं ने पहले MOTE का परीक्षण सेल कल्चर यानी प्रयोगशाला में विकसित कोशिकाओं पर किया।

इसके बाद इसे चूहों के दिमाग के एक हिस्से में लगाया गया, जिसे Barrel Cortex कहते हैं।

यह दिमाग का वह हिस्सा है, जो चूहे की मूंछों से मिलने वाली संवेदनात्मक जानकारी को प्रोसेस करता है।

परीक्षण के दौरान वैज्ञानिकों ने पाया कि यह डिवाइस एक साल से अधिक समय तक न्यूरॉन्स की इलेक्ट्रिकल गतिविधियों को रिकॉर्ड कर सकता है।

इस दौरान चूहे स्वस्थ और सक्रिय भी रहे।

यहां एक महत्वपूर्ण बात समझना जरूरी है। इसका मतलब यह नहीं है कि इस तकनीक का इंसानों पर सफल परीक्षण हो चुका है। अभी तक प्रकाशित शोध में इसका लंबी अवधि का परीक्षण चूहों पर ही बताया गया है।

इस तकनीक का महत्व सिर्फ दिमाग के सिग्नल रिकॉर्ड करने तक सीमित नहीं है।

इसके भविष्य में कई संभावित इस्तेमाल हो सकते हैं।

1. पार्किंसंस और अन्य न्यूरोलॉजिकल बीमारियां

दिमाग की इलेक्ट्रिकल गतिविधियों को लंबे समय तक रिकॉर्ड करने से वैज्ञानिक यह समझने में मदद पा सकते हैं कि कुछ न्यूरोलॉजिकल बीमारियों में दिमाग के सिग्नल कैसे बदलते हैं।

2. मिर्गी (Epilepsy)

भविष्य में ऐसी तकनीक मिर्गी से जुड़े असामान्य ब्रेन सिग्नल को समझने और उनकी निगरानी के लिए उपयोगी साबित हो सकती है।

3. ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस (BCI)

यह ऐसी तकनीक है, जिसके जरिए दिमाग के संकेतों को कंप्यूटर या अन्य इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम तक पहुंचाया जाता है।

भविष्य में छोटे और वायरलेस इम्प्लांट इस क्षेत्र को आगे बढ़ाने में मदद कर सकते हैं।

4. स्पाइनल कॉर्ड की निगरानी

शोधकर्ताओं के अनुसार, इस तकनीक को भविष्य में रीढ़ की हड्डी से जुड़े तंत्रिका तंत्र यानी स्पाइनल कॉर्ड में भी इस्तेमाल करने की संभावना तलाश की जा सकती है।

इस रिसर्च का एक और महत्वपूर्ण पहलू है MRI Compatibility।

आज इस्तेमाल होने वाले कई पारंपरिक इलेक्ट्रॉनिक ब्रेन इम्प्लांट में धातु और तारों के कारण MRI स्कैन के दौरान तकनीकी चुनौतियां हो सकती हैं।

कॉर्नेल के शोधकर्ताओं का मानना है कि MOTE में इस्तेमाल की गई सामग्री भविष्य में MRI स्कैन के दौरान भी ब्रेन की इलेक्ट्रिकल गतिविधियां रिकॉर्ड करने की संभावनाएं खोल सकती है।

हालांकि, इसे अभी एक संभावित भविष्य का इस्तेमाल समझना चाहिए। इसका अर्थ यह नहीं है कि MOTE हर MRI मशीन में सुरक्षित और पूरी तरह प्रमाणित हो चुका है। इसके लिए अलग से सुरक्षा और अनुकूलता परीक्षण जरूरी होंगे।

यही वह सवाल है, जिसका जवाब भविष्य की रिसर्च तय करेगी।

अभी इस तकनीक के सामने कई चुनौतियां हैं:

इसलिए अभी यह कहना जल्दबाजी होगी कि आने वाले समय में डॉक्टर इसे सीधे मरीजों के दिमाग में लगाकर बीमारियों का इलाज करने लगेंगे। 

8. इस रिसर्च की सबसे बड़ी उपलब्धि क्या है?

इस खोज की असली उपलब्धि सिर्फ यह नहीं है कि वैज्ञानिकों ने नमक के दाने से छोटा चिप बना दिया।

इसका असली महत्व तीन चीजों में है:

भविष्य में अगर इस तकनीक को इंसानों के लिए सुरक्षित और प्रभावी बनाया जा सका, तो ब्रेन मॉनिटरिंग, न्यूरोलॉजी और ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस के क्षेत्र में महत्वपूर्ण बदलाव आ सकते हैं।

निष्कर्ष

एक समय था जब दिमाग की गतिविधियों को समझने के लिए बड़े-बड़े उपकरणों और तारों की जरूरत पड़ती थी। अब वैज्ञानिक ऐसे डिवाइस विकसित कर रहे हैं, जो नमक के दाने से भी छोटे हैं और प्रकाश की मदद से दिमाग के सिग्नल बाहर भेज सकते हैं।

लेकिन यह भी याद रखना जरूरी है कि चूहों पर सफल प्रयोग और इंसानों के लिए प्रमाणित मेडिकल तकनीक के बीच अभी लंबा वैज्ञानिक सफर बाकी है।

MOTE फिलहाल दिमाग को नियंत्रित करने वाली मशीन नहीं, बल्कि दिमाग की गतिविधियों को रिकॉर्ड करके उनकी जानकारी बाहर भेजने वाला एक बेहद छोटा वायरलेस सेंसर है।

खास शब्द (Glossary)

• Neural Implant: दिमाग में लगाई जाने वाली छोटी डिवाइस
• Wireless / Tetherless: बिना तार के
• Neuron: दिमाग की कोशिका
• Spike: न्यूरॉन की बिजली की तेज़ हलचल
• Semiconductor: बिजली को नियंत्रित करने वाला पदार्थ, जैसे चिप में लगता है
• Infrared: आंखों से न दिखने वाली रोशनी
• Brain-Machine Interface: दिमाग और कंप्यूटर के बीच सीधा संपर्क

रिसर्च और फैक्ट-चेक: महत्वपूर्ण जानकारियां