সনোজেনেটিক্স : শ্রবনোত্তর শব্দের জাদু

আলিফ লায়লার গল্পে দেখা যেতো হাততালি বা অন্য কোন শব্দে বা মন্ত্রের বাহাদুরীতে কোন জাদুর দরজা খুলে যাচ্ছে, কোন পর্দা সরে যাচ্ছে, এমনই অদ্ভুত সব কান্ডকারখানা। কেমন হতো যদি বাস্তবে এমন হতো? দারুণ, কি বলেন?

বাস্তবে সত্যিই এক ধরনের ইলেকট্রনিক সুইচ আছে যা আলিফ লায়লার গল্পের মতোই শব্দে সাড়া দেয়। আলিফ লায়লার বাস্তব সংস্করণ এই সুইচটির  নাম “দ্যা ক্ল্যাপার”। ক্ল্যাপার নামটিও এসেছে, জি ঠিক ধরেছেন ‘ক্ল্যাপিং’ অর্থাৎ হাততালি থেকে। মানে আপনি হাততালি দিবেন আর ক্ল্যাপার লাগানো যন্ত্রটি চালু হয়ে যাবে। হোক সেটি টেলিভিশন , দরজা কিংবা অন্য কিছু।

মজার ব্যাপার হচ্ছে যদিও বলা হয় হাততালি দিলে যন্ত্র চালু হবে কিন্তু আদতে ব্যাপারটা তারচেয়েও বেশি কিছু। মানে হাসি, হাঁচি, কাশি, ঠকঠক – যেকোন ধরনের শব্দেই ক্ল্যাপার সাড়া দেয়।

বিশ্বাস হচ্ছেনা তো? ভাবছেন এ আবার কেমন কথা? তাই যদি হয়ে থাকে তাহলে ততোধিক আশ্চর্য ও চমকপ্রদ একটি তথ্য আপনাকে জানাতে চাই।

তার আগে চলুন ছোট্ট একটি সায়েন্স ফিকশনের কথা চিন্তা কর যাক।

কোন এক সুন্দর সোনালী বিকেলে আপনি হাটছেন কোন মেঠোপথে। কানে হেডফোন। শুনছেন প্রিয় শিল্পীর প্রিয় কোন গান। সেটি হতে পারে “গ্রামছাড়া ওই রাঙ্গামাটির পথ…”

রাঙ্গামাটির পথের অপরূপ সৌন্দর্য ও সূরমূর্চ্ছনায় আপনি বিমোহিত। হঠাৎই আবিষ্কার করলেন কিছু একটা গন্ডগোল হয়ে গেছে। আপনি কে, কোথায় আছেন কিছু বুঝতে পারছেন না। চিনতে পারছেন না কোন কিছু। রাঙ্গামাটি নাকি খাগড়াছড়িতে সেটা বোঝার আগেই আপনার জানা সমস্ত তথ্যও স্মৃতি থেকে উধাও।

প্রিয় গানের সুরে কোথায় হারাবেন আপনি অন্য ভূবনে তা না উল্টো নিজেকেই হারিবে ফেললেন?!

ভয়ংকর এবং আশ্চর্যজনক তাই না? সত্যিই কি মানুষ ক্ল্যাপারের কোন জটিল ভার্সন? যে কোন শব্দ শুনলেই তাৎক্ষণিক প্রতিক্রিয়া দেখাবে?

নিউরোসায়েন্সের নতুন একটি গবেষনা বলছে শব্দ দ্বারা নিয়ন্ত্রন করা যাবে মানুষের নিউরন এমনকী শরীরের যে কোন অংগ প্রত্যংগকে। তবে এটি কোন সাধারন শব্দ নয়। এই শব্দটি হতে হবে শব্দোত্তরতরঙ্গ(Ultrasound wave)।

বিজ্ঞান নিয়ে একটু হলেও যারা পড়াশুনা করেছি তারা জানি শব্দোত্তর তরঙ্গ মানুষ শুনতে পায়না। এর কম্পাং হয় ২০ কিলোহার্জ থেকে কয়েক গিগাহার্জ পর্যন্ত। আমাদের ব্রেইনওয়েভ শব্দোত্তর তরঙ্গ শনাক্ত করতে না পারলেও বাঁদুর এবং অন্যান্য কিছু প্রাণী ঠিকই ধরতে পারে।

স্নায়ুবিজ্ঞানীরা সম্প্রতি এই শ্রবনোত্তর শব্দকে কাজে লাগিয়ে বিশেষ কিছু নিউরনকে সক্রিয় করতে সক্ষম হয়েছেন। এজন্য তাদের সংশ্লিষ্ট প্রাণীতে কোন অস্ত্রোপচার করতে হয়নি। মানে কোনরকম কাটাছেড়া ছাড়াই একেবারে মস্তিষ্কের বাইরে থেকে নিউরনকে সক্রিয় করা গেছে। যেহেতু কাটাছেড়ার প্রয়োজন হয়না তাই এই কৌশলটি প্রয়োগ করে দূর থেকেও নিউরনকে সক্রিয় করা সম্ভব। মানে মস্তিষ্কের বাইরে থেকে একটি সাউন্ড পালস পাঠিয়ে আমরা কোন প্রাণীর আচরন ও চিন্তাভাবনাকে বদলে দিতে পারি। নতুন এই প্রযুক্তিটিকে বলা হচ্ছে সনোজেনেটিক্স।

অধিকাংশ স্নায়ুকোষই শ্রবনোত্তর শব্দতরঙ্গ সাড়া দেয়না। সেক্ষেত্রে তাদের সাড়া দেয়ারনোর ব্যাবস্থা করতে বিজ্ঞানীদের একটু পরিশ্রম করতে হয়। তারা স্নায়ুকোষগুলোতে জিনগতভাবে সামান্য পরিবর্তন নিয়ে আসেন। এরপরই ঘটে সেই অত্যাশ্চর্য ঘটনাটি। বিজ্ঞানীরা স্নায়ুকোষগুলোকে মস্তিষ্কের বাইরে থেকে সক্রিয় করতে পারেন।

কিভাবে? চলুন এবার বিস্তারিত জানা যাক। সম্প্রতি ক্যালিফোর্নিয়ার লা জলাতে অবস্থিত সাল্ক ইন্সটিটিউটের একদল স্নায়ুবিজ্ঞানী সনোজেনেটিক্স প্রয়োগ করে নেমাটোড C. elegans এর বিশেষ কিছু নিউরনকে সক্রিয় করতে পেরেছেন। গবেষনাটিতে কাজ করেছেন বিজ্ঞানী স্টুয়ার্ট ইবসেন, প্রফেসর শ্রীকান্ত চালসানি এবং তাদের সহকর্মীবৃন্দ।

সনোজেনেটিক্সের এই গবেষণাটি প্রথম প্রকাশিত হয় ২০১৫ সালে বিখ্যাত বিজ্ঞান সাময়িকী Nature Communications এ।

আগেই বলেছি সনোজেনেটিক্সে ব্যাবহার করা হয় আল্ট্রাসাউন্ড। এই আল্ট্রাসাউন্ডের ব্যাবহার নতুন কিছু নয়। আগেও এটি ব্যাবহৃত হয়েছে। চিকিৎসাবিজ্ঞানে বহুল ব্যাবহৃত সনোগ্রাফি বা আল্ট্রাসনোগ্রাফি এর প্রকৃষ্ট উদাহরন। আগে আল্ট্রাসাউন্ড ব্যাবহৃত হতো একগুচ্ছ নিউরনকে বা শরীরের অভ্যন্তরের কোন টিস্যুতে উদ্দীপনা সৃষ্টিতে, হাতের ব্যাথা সারাতে এমনকী ক্যান্সার চিকিৎসাতেও। ক্যান্সার আক্রান্ত কোষের আশেপাশের নিরীহ কোষগুলোর কোন ক্ষতি না করে কালপ্রিট ক্যান্সার কোষগুল অপসারণেও আল্ট্রাসাউন্ড কাজ করেছে।

তবে আগে আল্ট্রাসাউন্ড পারেনি যেটা বা বিজ্ঞানীরা আল্ট্রাসাউন্ড দিয়ে করাতে পারেননি যেটা সেটা হল- একটি একক নিউরনকে সক্রিয় করা।

সনোজেনেটিক্সে আল্ট্রাসাউন্ড দিয়ে এই কাজটিই করানো হয়।

সনোজেনেটিক্সের আগে এক্ষেত্রে সবচেয়ে সম্ভাবনাময় প্রযুক্তিটি ছিলো অপ্টোজেনেটিক্স। যেটাতে আলোকে কাজে লাগিয়ে একটি বা একগুচ্ছ নিউরনকে সক্রিয় বা নিস্ক্রিয় করা যায়। তবে অপ্টোজেনেটিক্সের ব্যার্থতা হলো এক্ষেত্রে কাটাছেড়ার প্রয়োজন হয়। যার নিউরনকে সক্রিয় করতে হবে সেই প্রাণীর মাথায় অস্ত্রোপচার করে একটা ফাইবার অপটিক ক্যাবল বসানো হয়। তারপর আলো ফেললে নিউরন সক্রিয় বা নিস্ক্রিয় হয়। সমস্যা আরো আছে। আলো শরীরের অন্যান্য টিস্যু বা কাংক্ষিত নিউরনের আসেপাশের নিউরন দ্বারা বিচ্ছুরিত হয়। আলট্রাসাউন্ডে এই কাজটি হয়না। যেহেতু বিচ্ছুরনের ভয় নাই তাই মস্তিষ্কের ঠিক যে নিউরনকে বা নিউরনগুচ্ছকে আপনি নাচাতে চান ঠিক সেই নিউরনটিই নাচবে।

শরীরের অন্যান্য অংগপ্রত্যঙ্গের গভীরে অবস্থিত কোন নির্দিষ্ট কলাগুচ্ছকেও এভাবে সক্রিয় করা সম্ভব।

নিউরোসায়েন্সের বহুদিনের একটি চ্যালেঞ্জ ছিলো নির্ভরযোগ্যভাবে কোন একটি একক নিউরনকে সক্রিয় করে প্রাণীর আচরনকে প্রভাবিত করা। সাল্ক ইন্সটিটিউটের বিজ্ঞানীরা এই কাজটিই করে দেখিয়েছেন।

কিভাবে? সেই গল্পটি শোনার জন্যই প্রস্তুত হোন। বিজ্ঞানীরা এজন্য বেছে নিয়েছিলেন C. elegans নামের এক ধরনের নেমাটোডকে। গিনিপীগরূপী C. elegans বিশেষ বৈশিষ্ট্যসম্পন্ন কিছু আচরন করে যা পর্যবেক্ষন করে এর স্নায়ুবিক কার্যকলাপ বোঝা সম্ভব। এছাড়া মাত্র ৩০২ টি নিউরন নিয়ে গঠিত C. elegans এর ক্ষুদ্রাকার স্নায়ুতন্ত্র নিয়ে কাজ করা সহজ বলেও বিজ্ঞানীরা একে বেছে নেন।

এরপর তারা যে চমকপ্রদ কাজটি করেন সেটি হচ্ছে নেমাটোডটিতে বিশেষ একটি আয়ন চ্যানেল শনাক্ত করেন। আয়ন চ্যানেল হল কোষঝিল্লীতে থাকা বিশেষ এক ধরনের প্রোটিন যারা কোষে আয়নের যাতায়াত নিয়ন্ত্রন করে।

C. elegans এর আয়ন চ্যানেলটি ছিলো ছিদ্রযুক্ত , ক্যাটায়ন পরিবহকারী, সংবেদী একটি প্রোটিন। এর নাম হল TRP-4। এটি কোষে বিভিন্ন অনুভূতি যেমন- চাপ, স্পর্শ, তাপ প্রভৃতি বহন করে। বিশেষ করে এটি একটি চাপ সংবেদী প্রোটিন। দেখা গেছে এই TRP-4 আয়ন চ্যানেলটি কমচাপের আল্ট্রাসাউন্ডের প্রতি সংবেদনশীল। দেখা গেছে আল্ট্রাসাউন্ডের উপস্থিতিতে কিছু কিছু নিউরনে TRP-4 প্রোটিনের ভুলভাল অভিব্যক্তি সেই নিউরনগুলোকে সক্রিয় করে। ফলে সক্রিয় নিউরনের প্রভাবে প্রাণীটিতে একটি আচরন তৈরি হয়। সরলরেখা ধরে চলমান C. elegans আট্রাসাউন্ডের প্রভাবে বড় কোণে বাক নেয়। এভাবে আল্ট্রাসাউন্ড প্রাণীর আচরতনগত সাড়া দেয়াকে প্রভাবিত করতে পারে।

স্বাভাবিকভাবে C. elegans আল্ট্রাসাউন্ড পালসে খুব একটা সাড়া দেয় না। তবে মাইক্রোবাবলস দ্বারা পরিবেষ্টিত অবস্থায় নাটকীয় পরিবর্তন দেখায়। মাইক্রোবাবলস হল এক মিলিমিটারের কম ব্যাসের কিন্তু এক মাইক্রোমিটারের বেশী ব্যাসের এক ধরনের বাবল। এরা সাধারনত গ্যাস বা বায়ুপূর্ন থাকে।

এক্ষেত্রে ব্যাবহৃত মাইক্রোবাবলসগুলো এমনভাবে তৈরী করা হয় যেন এরা আল্ট্রাসাউন্ডে সাড়া দেয়। এই মাইক্রোবাবলসগুলো পারফ্লুরোহেক্সেন নামক রাসায়নিক ও বায়ুর মিশ্রন দ্বারা ভর্তি করা হয়।

আল্ট্রাসাউন্ড ওয়েভ সঞ্চালনে মাইক্রোবাবলস সংকুচিত ও প্রসারিত হয়। তাদের এ আন্দোলনের ফলে আল্ট্রাসাউন্ড বিবর্ধিত হয় যা C. elegans এ উদ্দীপনা সৃষ্টি করে।

অ্যাগার প্লেটে রাখা এই নেমাটোডগুলো মাইক্রোবাবল-আল্ট্রাসাউন্ড আন্তঃক্রিয়াতে সাড়া দিয়ে তাদের আচরনে পরিবর্তন দেখায়। আল্ট্রাসাউন্ড প্রয়োগ করে C. elegans এর ASH ও AWC সংবেদী নিউরনকে সক্রিয় করা গেছে। এছাড়াও নির্ণয় করা গেছে এতদিন ধরে অজ্ঞাত থাকা PVD নিউরনের কাজ। দেখা গেছে এটি প্রাণীর চলনের সাথে গভীরভাবে সম্পৃক্ত।

আরো যে কাজটি করা গেছে তা হল- C. elegans এর ত্বক থেকে ২৫ মাইক্রোমিটার নিচে অবস্থিত AIY নিউরন সকৃয় করা। আল্ট্রাসাউন্ড প্রয়োগ করে PVD নিউরনগুচ্ছের কাজকে পরিবর্তন করাও সম্ভব হয়েছে।

আল্ট্রাসাউন্ডের একটি বড় সুবিধা হল এর সর্বনিম্ন ফোকাস করার স্থান খুবই কম। মাত্র কয়েক মিলিমিটার। আল্ট্রাসাউন্ডের এই কম ফোকাল এরিয়া এবং AIY নিউরনগুচ্ছের সক্রিয়করণ থেকে বোঝা যায় যে, এটি মস্তিষ্কের গভীরে অবস্থিত কোন নিউরন বা নিউরনগুচ্ছকে প্রভাবিত করতে সক্ষম হতে পারে।

সবমিলিয়ে স্নায়বিক কার্যকলাপ কিভাবে প্রাণীর আচরনকে প্রভাবিত করে এই গবেষনাটির মাধ্যমে তা নতুনভাবে উপলব্ধি করা সম্ভব হয়েছে।

C. elegans ছাড়াও ইঁদুরে সনোজেনেটিক্স প্রয়োগের চিন্তাভাবনা করা হচ্ছে। ইঁদুরে TRP-4 নিজে থেকে তৈরী হয়না। সেক্ষেত্রে এই পরীক্ষার থেকে হয়তো প্রাণীর আচরন সম্পর্কিত নতুন তথ্য জানা সম্ভব হবে।

নিউরনের আন্তঃসংযোগের ফলেই স্মৃতি গঠিত হয়। আমরা যদি নিউরনের কাজের ধরনকে পরিবর্থন করতে পারি এবং ইচ্ছামত নিউরনগুলোর মধ্যে সেতুবন্ধন রচনা করতে পারি তাহলে স্মৃতিকে পরিবর্তনের সম্ভাবনা আছে।

সনোজেনেটিক্সের প্রয়োগক্ষেত্রে হতে পারে অত্যন্ত বিস্তৃত। যেমন অপ্রিয় কোন স্মৃতি যা মানবমনকে বারবার বিপর্যস্ত করে তা মস্তিষ্ক থেকে পুরোপুরি মুছে ফেলা সম্ভব হতে পারে। সনোজেনেটিক্স প্রয়োগে স্নায়ুবিজ্ঞানে পরবর্তিতে মনে করা, ভুলে যাওয়া, ফলস মেমরী, স্মৃতি সংযোগ বা বিয়োজন নিয়ে নতুন নতুন গবেষনা সম্ভব হতে পারে । মেমরী ফর্মেশন নিয়ে নতুন তথ্য জানাও যাবে যা স্নায়ুবিজ্ঞানকে অন্য মাত্রা দেবে। এছাড়া পার্কিনসন্স, আলঝেইমার প্রভৃতি স্নায়ুবিক রোগের চিকিতসা বিপ্লব আনতে পারে সনোজেনেটিক্স।

আল্ট্রাসাউন্ড থেরাপি নেয়ার আগে আপনাকে সতর্ক করতে চাই যে, এটা শুধু পোকামাকড়ের উপর পরীক্ষিত খুবই নতুন একটি প্রযুক্তি। এটা কিছুটা হতাশাব্যাঞ্জক শোনালেও অন্তত একটা ভবিষ্যৎবানী তো করা যায় যে স্মৃতিবিজ্ঞানে বৈপ্লবিক পরিবর্তন খুব কাছেই।

তথ্যসূত্রঃ

১। wikipedia.org/wiki/The_Clapper

২। Sonogenetics is a non-invasive approach to activating neurons in Caenorhabditis elegans

৩। SONOGENETICS: SOUND WAVES AND MECHANOSENSORY RESPONSE!

৪। Sonogenetics: Sound waves successfully used to control brain cells of worms

ফিচার ইমেজ: Neuroscience news