एक नए अध्ययन से पता चलता है कि सर्दियों में इसी तरह की "मस्तिष्क क्षति" का अनुभव करने के बाद जागने पर शीतनिद्रा में रहने वाली ज़मीनी गिलहरियाँ तेजी से मस्तिष्क-व्यापी पुनर्प्राप्ति प्राप्त करने में सक्षम होती हैं। इस अद्भुत न्यूरोप्लास्टी से स्ट्रोक के बाद मानव की रिकवरी के लिए नए विचार मिलने की उम्मीद है। प्रासंगिक परिणाम अमेरिकन सोसाइटी फॉर न्यूरोसाइंस की पत्रिका जेन्यूरोस्की में प्रकाशित किए गए हैं। उपरोक्त निष्कर्ष पहली बार पुष्टि करते हैं कि हाइबरनेशन के दौरान गिलहरियों के प्राथमिक दृश्य प्रांतस्था में न्यूरोनल संरचना में परिवर्तन प्रतिवर्ती होते हैं।
पेपर के लेखक और यूएस नेशनल आई इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिक हेंड्रिकजे निएनबोर्ग ने कहा कि गिलहरी के मस्तिष्क के स्पर्श प्रसंस्करण क्षेत्रों (हिप्पोकैम्पस, सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स और थैलेमस सहित) पर पिछले अध्ययनों ने समान न्यूरोप्लास्टिकिटी तंत्र के अस्तित्व का सुझाव दिया है, इसलिए टीम ने अनुमान लगाया कि वही "पुनर्आकार देने" की प्रक्रिया दृश्य जानकारी को संसाधित करने के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क क्षेत्रों में भी हो सकती है। इस प्रयोग में, अनुसंधान टीम ने विभिन्न चरणों में दो प्रकार के न्यूरॉन्स की संरचना में परिवर्तन की तुलना करने के लिए हाइबरनेशन अवस्था (गहरी हाइबरनेशन अवधि) और 12 से 24 घंटे की छोटी जागृति अवधि पर ध्यान केंद्रित किया।
जब एक स्थानीय गिलहरी हाइबरनेशन में प्रवेश करती है, तो उसके शरीर का तापमान काफी कम हो जाता है, उसकी हृदय गति प्रति मिनट कुछ ही बार रह जाती है, उसका चयापचय काफी धीमा हो जाता है, उसकी सांस लेना लगभग अदृश्य हो जाता है, और उसकी मस्तिष्क गतिविधि बेहद शांत हो जाती है, जैसे कि पूरे जानवर को "उड़ान मोड" में बदल दिया गया हो। न्यूरोलॉजिकल दृष्टिकोण से, यह स्थिति मानव स्ट्रोक के रोगियों के मस्तिष्क के समान है, जहां मस्तिष्क कोशिकाओं को ऑक्सीजन और पोषक तत्वों की आपूर्ति काफी कम हो जाती है, लेकिन मुख्य अंतर यह है कि गिलहरियों की मस्तिष्क कोशिकाएं हाइबरनेशन समाप्त होने के बाद सामान्य कार्य फिर से शुरू करने में सक्षम होती हैं। शोधकर्ताओं का मानना है कि लंबे समय तक कम तापमान और कम ऑक्सीजन की आपूर्ति से गिलहरियाँ "पूर्ण रक्त के साथ कैसे पुनर्जीवित होती हैं" यह समझने से स्ट्रोक जैसी न्यूरोनल क्षति वाली बीमारियों के बाद मानव की रिकवरी के लिए महत्वपूर्ण सुराग मिलने की उम्मीद है, और स्ट्रोक अनुसंधान में "क्षतिग्रस्त न्यूरॉन्स की मरम्मत के लिए शरीर के अपने तंत्र का उपयोग करने" के "होली ग्रेल" लक्ष्य की खोज को बढ़ावा मिलेगा।
विशिष्ट प्रयोगों में, वैज्ञानिकों ने शीतनिद्रा में रहने वाली ज़मीनी गिलहरियों के मस्तिष्क का विच्छेदन किया और गहन शीतनिद्रा और जागृति अंतराल के दौरान दो प्रकार के न्यूरॉन्स की विभिन्न प्रतिक्रियाओं का अवलोकन किया। यह पाया गया कि गहरी शीतनिद्रा के दौरान एक प्रकार के न्यूरॉन्स में महत्वपूर्ण संरचनात्मक परिवर्तन हुए, और गिलहरियों के जागने के लगभग 90 मिनट बाद ये परिवर्तन बड़े पैमाने पर अपनी पूर्व-हाइबरनेशन स्थिति में वापस आ गए थे। इससे भी अधिक आश्चर्यजनक रूप से, जब शोधकर्ताओं ने छह महीने बाद पुनर्मूल्यांकन किया, तो न्यूरोनल संरचना से यह बताना लगभग असंभव था कि गिलहरी कभी हाइबरनेट हुई थी। पिछले शोध में यह भी पाया गया है कि हाइबरनेटिंग गिलहरियों ने "छोटे यूबिकिटिन-जैसे संशोधन प्रोटीन" (एसयूएमओ) के बाध्यकारी स्तर में काफी वृद्धि की है। इस प्रक्रिया को SUMOylation कहा जाता है और ऐसा माना जाता है कि यह उनके मस्तिष्क की कोशिकाओं को क्षति से बचाता है।
"हम पहले से ही जानते हैं कि ये संरचनात्मक परिवर्तन प्रभावित करते हैं कि न्यूरॉन्स एक-दूसरे के साथ कैसे संवाद करते हैं और स्ट्रोक जैसी स्थितियों के बाद सीखने की क्षमता और पुनर्प्राप्ति से निकटता से संबंधित हैं," निएनबोर्ग ने कहा। उन्होंने बताया कि हाइबरनेटिंग जानवरों में इतनी तेज़ और प्रतिवर्ती मस्तिष्क संरचना परिवर्तन तंत्र को देखना रोमांचक है, क्योंकि एक बार इसका आणविक और कार्यात्मक आधार स्पष्ट हो जाने पर, भविष्य में मानव वयस्क मस्तिष्क के समान तंत्र को "उधार" लेने का अवसर हो सकता है, जिससे स्ट्रोक रिकवरी जैसे महत्वपूर्ण चरणों के दौरान इसे और अधिक "प्लास्टिक" बनाया जा सकता है।
विश्व स्तर पर, स्ट्रोक वर्तमान में मृत्यु का तीसरा प्रमुख कारण और दीर्घकालिक विकलांगता का एक महत्वपूर्ण कारण है। इनमें से लगभग 80% स्ट्रोक इस्केमिक स्ट्रोक होते हैं, जिसमें रक्त के थक्के रक्त प्रवाह को अवरुद्ध करते हैं, जिससे मस्तिष्क के ऊतकों को पर्याप्त ऑक्सीजन नहीं मिल पाती है और कोशिका मृत्यु हो जाती है। स्ट्रोक के बाद मानव की रिकवरी मुख्य रूप से नए तंत्रिका कनेक्शन की स्थापना और मौजूदा तंत्रिका नेटवर्क के पुनर्गठन पर निर्भर करती है। यह प्रक्रिया रोगियों को धीरे-धीरे निगलने, भाषा और चलने जैसे महत्वपूर्ण कार्यों को पुनः प्राप्त करने में मदद करती है। निएनबोर्ग ने कहा कि जैसा कि इस अध्ययन से हाइबरनेटिंग गिलहरी न्यूरॉन्स के विशिष्ट संरचनात्मक परिवर्तन पथों का पता चलता है, वैज्ञानिक समुदाय को भी इस बात का बेहतर अंदाजा होगा कि आगे किस दिशा पर ध्यान केंद्रित करना है।
उन्होंने कहा, "हमें पहले से ही इस बात की काफी गहराई से समझ है कि विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्र दृश्य सूचना प्रसंस्करण का समर्थन कैसे करते हैं।" "इसलिए, हाइबरनेशन और ग्राउंड गिलहरी मस्तिष्क में जागृति के दौरान दृश्य प्रणाली में कार्यात्मक परिवर्तनों का पता लगाना जारी रखना अगले चरण में एक महत्वपूर्ण शोध कदम होने की संभावना है।" यह शोध आधिकारिक तौर पर JNeurosci में प्रकाशित किया गया है और सहकर्मी-समीक्षा और तथ्य-जाँच की गई है, जो मॉडल के रूप में हाइबरनेटिंग जानवरों का उपयोग करके भविष्य के तंत्रिका मरम्मत अनुसंधान की नींव रखता है।