पुणे : उंदराच्या नाकाला केवळ गंधच कळतो असे नाही, तर नाकाद्वारे उंदराला वाऱ्याचा वेगही समजू शकतो, असे भारतीय विज्ञान शिक्षण आणि संशोधन संस्थेच्या (आयसर पुणे) शास्त्रज्ञांनी केलेल्या संशोधनातून समोर आले आहे. या निष्कर्षामुळे गंधाचा बोध होण्याबाबतच्या आकलनात भर पडली असून, मेंदूच्या संवेदी प्रक्रियांमधील बारकावे समजण्याचे मार्ग खुले झाल्याचे, तसेच या अभ्यासाचे व्यापक परिणाम मेंदूविज्ञान, रोबोटिक्स आणि वैद्यकीय क्षेत्रातही असू शकतात, असे शास्त्रज्ञांचे म्हणणे आहे.
आयसर, पुणेच्या जीवशास्त्र विभागातील डॉ. निक्सन अब्राहम यांच्या नेतृत्वाखालील संशोधन गटाने उंदरांवर प्रयोग करून केलेल्या अभ्यासाचा शोधनिबंध ‘सायन्स ॲडव्हान्सेस’ या संशोधनपत्रिकेत प्रसिद्ध झाला. या संशोधनात सारंग महाजन, सुसोभन दास, सुहेल तांबोळी, संयुक्ता पांडे, अनिंद्य भट्टाचार्य, मीनाक्षी पर्दासनी, प्रियदर्शिनी श्रीकांत, श्रुती मराठे, अवी अडलखा, लावण्या रंजन यांचा सहभाग होता. या संशोधनासाठी डीबीटी-वेलकम इंडिया अलायन्स, केंद्र सरकारच्या विज्ञान तंत्रज्ञान विभागाकडून मिळालेल्या निधीसह जैवतंत्रज्ञान विभाग, आयसर पुणेचे संशोधन अनुदान, विद्यार्थी पाठ्यवृत्तीचे साहाय्य मिळाले. या संशोधनामुळे हवेचा प्रवाह आणि वास या दोन्हींची माहिती मेंदूत कशी जुळवली जाते, हे समजल्यास भोवतालच्या विविध परिस्थितींमध्ये वेगवेगळी रसायने प्रभावीपणे ओळखू शकणारे जैव‑प्रेरित संवेदक तयार करण्यासाठी दिशा मिळू शकते. तसेच, माणसाची श्वसन पद्धती बदलल्यास गंधांचे आकलन का बदलते, हे समजण्यासाठी, विशेषत: श्वसनसंस्थेच्या आजारांमध्ये किंवा नासिकेच्या व्याधींमध्ये श्वसनात झालेल्या बदलांमुळे गंधसंवेदनेवर परिणाम का होतो, यावर प्रकाश टाकण्यासाठी हे संशोधन उपयुक्त ठरू शकते.
डॉ. अब्राहम म्हणाले, ‘मेंदूमधील गंधसंवेदी संस्था गंधांमधील रासायनिक माहितीशी अनुनासिक पोकळीतील हवेच्या प्रवाहाची माहिती जोडून त्यावर प्रक्रिया करते. म्हणजेच नाक दुहेरी संवेदक म्हणून काम करते. त्यामुळे त्याला गंध आणि हवा दोन्हींचा बोध होतो. वायुवेगमापी वापरून वाऱ्याचा वेग मोजता येतो. मेंदूविज्ञानाच्या आकलनात डोळे, नाक, कान, त्वचा आणि अवस्थानसंवेदी रिसेप्टर अशा विविध संवेदनांतून प्राप्त माहितीवर प्रक्रिया करण्यातील मेंदूच्या भूमिकेवर भर दिला जातो. सभोवतालच्या स्थितीचे सुसंगत आकलन होण्यासाठी मेंदू शरीरातील या संवेदी संस्थांकडून मिळालेली माहिती एकत्रित करतो, हे आजवर ज्ञात आहे. मात्र, वायुवेगमापीसारखी वाऱ्याची हालचाल, वेग टिपण्याची, त्यामधील बदल ओळखण्याची विशेष यंत्रणा मेंदूकडे असेल असे मानले जात नाही. मात्र, उंदरांवर केलेल्या अभ्यासातून वाऱ्याचा वेग संवेदित करण्यासाठी एक अद्वितीय यंत्रणा, अर्थात जैविक वायुवेगमापी, मेंदूमध्ये अस्तित्वात असल्याची शक्यता समोर आली आहे.
‘हवेचा प्रवाह, गंध यांची माहिती आणखी चांगल्या रीतीने मिळवण्यासाठी मेंदू अवरोधक संकेतांचे वेगवेगळे स्तर वापरतो. मेंदूचा गंधकंद भोवतालच्या स्थितीचे परिपूर्ण आकलन करण्यासाठी रासायनिक, यांत्रिक या दोन्ही संवेदी प्रवाहांचे संतुलन साधतो. गंधसंवेदी संस्था नाकाद्वारे हवेचेही संवेदन करून वायूची हालचाल संवेदित करू शकते, याचा शास्त्रीय आधार या अभ्यासातून मिळाला आहे. बहुसंवेदी असलेल्या गंधसंवेदनात रासायनिक, भौतिक या दोन्ही प्रकारची माहिती मिळवली जाते, असा नवीन विचार या अभ्यासातून मांडला गेला आहे. तसेच शरीरक्रियाविज्ञान, अनुवंशशास्त्र, वर्तनशास्त्र, चेता-अभियांत्रिकी अशा विषयांना जोडणाऱ्या आंतरविद्याशाखीय संशोधनाचे महत्त्व या अभ्यासामुळे अधोरेखित झाले आहे. त्यामुळे शरीरातील आकलन प्रक्रियेच्या मूलभूत यंत्रणा समजू शकतील,’ असेही डॉ. अब्राहम यांनी नमूद केले.
कसे झाले संशोधन?
‘उंदरांच्या वर्तनावर आधारित प्रयोगांच्या मालिकेमध्ये उंदरांना हवेचे वेगवेगळे प्रवाह ओळखण्यासाठी प्रशिक्षित केले गेले. यात उंदीर ९० टक्के प्रवाह अचूकपणे ओळखू शकले. शरीरातील कॅल्शियमचे चित्रण, जनुकीय फेरफार, ऑप्टोजेनेटिक्स अशी प्रगत तंत्रे वापरून मेंदूतील बदलांची नोंद करण्यात आली. गंधकंदामधील काही विशिष्ट अवरोधक चेतापेशी नाकातील हवेच्या प्रवाहाशी संबंधित माहितीवर प्रक्रिया करण्यात अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावत असल्याचे दिसून आले. गंधासंबंधी माहिती मेंदूपर्यंत पोहोचवण्यासाठी गंधकंद हा पहिला दुवा असतो. या अवरोधक चेतापेशींच्या जाळ्यामधील घडामोडी कृत्रिमरीत्या वाढवल्या किंवा कमी केल्यावर हवेच्या प्रवाहावर आधारित कार्य शिकण्याची उंदरांची क्षमता स्पष्टपणे बदलली. अवरोधक संकेत सशक्त केल्याने उंदरांची शिकण्याची गती मंदावली, तर अवरोधक संकेत क्षीण केल्याने शिकण्याची गती वाढली. अवरोधक संकेतांच्या नियंत्रणामुळे गंधासंबंधित कार्य शिकण्यावर झालेला परिणाम हवेच्या प्रवाहावर आधारित कार्य शिकण्यावर झालेल्या परिणामाच्या उलट होता. मंद वासांबरोबर हवेचा प्रवाह असताना प्रयोगातील उंदीर वास पटकन ओळखायला शिकले. मेंदूची मंद वास ओळखण्याची क्षमता हवेच्या प्रवाहाचे संकेत वाढवतात, असे यावरून सूचित होते. त्यामुळे हवेबरोबर गंध वाहत असल्यास प्राण्यांना त्यांच्या आजूबाजूच्या परिसरात अधिक चांगल्या रीतीने संचार करण्यास मदत होते,’ असे सारंग महाजन यांनी नमूद केले.