चेतासंस्थेची शल्यकथा : लुईजी गॅल्व्हानी ते इलॉन मस्क..

डॉ. जयदेव पंचवाघ

विद्युत शक्तीच्या साहाय्याने मेंदूतील खोलवरच्या व विशिष्ट केंद्रांचं उद्दीपन करून आणि त्यातील नेमक्या चेतापेशींच्या कार्याला चालना देऊन चेतासंस्थेच्या काही आजारांवर उपचार करण्याचे प्रयत्न गेली अनेक वर्ष  चालू आहेत. हृदयाची बिघडलेली स्पंदनगती पूर्ववत करण्यासाठी ‘पेसमेकर’ वापरला जातो हे आपल्याला माहीत आहे. या पेसमेकरमधून निर्माण होणारे विद्युत संदेश हृदयातील स्पंदन नियंत्रित करणाऱ्या पेशींपर्यंत पोहोचवले जातात आणि हृदयातील निरनिराळय़ा कप्प्यांचं आकुंचन-शिथिलीकरण योग्य पद्धतीने व क्रमाने होत राहतं. चेतासंस्थेच्या काही विकारांतही अशा ‘पेसमेकर’च्या धर्तीवरचा ‘स्टिम्युलेटर’ बसवता येईल का यावर अनेक वर्ष संशोधन झालेलं आहे. आज काही आजारांसाठी डीबीएस किंवा ‘डीप ब्रेन स्टिम्युलेशन’ करता येऊ लागलं आहे.

इलॉन मस्कनं २०१७ मध्ये न्यूरालिंक नावाची जी कंपनी काढली तिचा उद्देशच मानवी मेंदूत एक ‘चिप’ बसवून त्यातून निघणाऱ्या केसांच्या जाडीपेक्षाही बारीक तारा मेंदूतल्या विविध केंद्रांपर्यंत नेऊन त्याद्वारे माहितीची देवाणघेवाण करणं आणि मानवी विचार, भावना वगैरे क्षमतांवर मर्यादित स्वरूपात ताबा मिळवणं इथपर्यंत पोहोचला आहे. अर्थात हे सगळं आत्ता तरी प्रायोगिक स्तरापर्यंतच सीमित आहे.

चेतासंस्थेतले संदेश एका ठिकाणाहून दुसरीकडे पाठवण्यासाठी विद्युत शक्ती कार्यरत असते याचा शोध अठराव्या शतकात लागला. या शोधामागचा इतिहासही अत्यंत रोमांचक आहे. सेरिंडिपिटी किंवा योगायोगांचा शास्त्रीय शोधांमध्ये कसा सहभाग असतो याचं हे उदाहरण आहे. लुईजी गॅल्व्हानीचं नाव विद्युत शास्त्रासंबंधीच्या प्रयोगांशी निगडित आहे. गॅल्व्हानीला, विशेषत: प्राण्यांमध्ये असणाऱ्या विद्युत शक्तीबद्दल विशेष रस होता आणि त्यासंबंधीचे अनेक प्रयोग त्याने केले.

गॅल्व्हानी हा भौतिकशास्त्र, जीवशास्त्र, रसायनशास्त्र या सर्वच शाखांचा अभ्यासक व तत्त्वज्ञसुद्धा होता. इ. स. १७८० च्या आसपास  घडलेली एक गोष्ट. लुईजी गॅल्व्हानी आपल्या प्रयोगशाळेत बसला होता. ‘स्थित-विद्युत’ म्हणजेच स्टॅटिक-इलेक्ट्रिसिटीचा शोध या काळात खूपच लोकप्रिय झालेला होता. काचेचा गोलाकार चंबू वेगाने फिरवून आणि त्यावर विशिष्ट वस्तूंचं घर्षण करून स्थित-विद्युत किंवा स्टॅटिक इलेक्ट्रिसिटी तयार करता येते हे १७४० च्या आसपास लक्षात आलं होतं.

 लुईजी गॅल्व्हानी जिथे बसला होता, तिथे, त्या वेळी, त्याच्या  हातात एक नुकताच काचेच्या वस्तूवर घासून स्थित-विद्युतभारित झालेला लोखंडाचा तुकडा होता.  अगदी योगायोगाने त्याच वेळी गॅल्व्हानी बेडकाच्या नसांवर प्रयोग करत होता.. आणि अगदी नुकताच शवविच्छेदन केलेला बेडूक त्या टेबलावर बाजूलाच ठेवलेला होता. गॅल्व्हानीच्या अगदी नकळत त्या स्थित-विद्युतभारित वस्तूचा बेडकाच्या पायाच्या नसेला स्पर्श झाला- आणि काय आश्चर्य.. त्या पायाचे स्नायू, बेडूक उडी मारताना जशी हालचाल करतो त्या पद्धतीने अगदी हुबेहूब आणि सुसूत्रतेने हलले. हे सगळं घडत असताना गॅल्व्हानी त्याच्या इतर विचारांत मग्न होता. त्यामुळे या मृत बेडकाच्या पायाच्या हालचालीनं तो चक्रावला. एखाद्या भुताकडे बघावं तसं तो त्या बेडकाच्या पायांकडे बघू लागला. काही सेकंदांनी शांतपणे विचार करता त्याच्या लक्षात आलं की, विद्युत-भार असलेल्या वस्तूचा स्पर्श बेडकाच्या पायाच्या मुख्य नसेला झाल्यामुळे पाय हलला होता! या बेडकाच्या पायामुळे शरीरक्रियाशास्त्र आणि वैद्यकशास्त्र यांतलं एक प्रचंड मोठं दालन उघडलं गेलं!

कल्पना करा की तुम्ही शांतपणे एका खुर्चीवर बसून पुस्तक वाचत आहात. तुमचा पाय जमिनीवर आहे. तुमच्या पायावर एक मोठय़ा आकाराचं उडणारं झुरळ येऊन बसलं. पुढच्या काही मिलि, नॅनो वा पिको वगैरे सेकंदांमध्ये तुम्ही पुस्तक फेकून पाय वर घेऊन बसलेले असता. झुरळाचा तुमच्या पायाला झालेला स्पर्श, तो स्पर्श तुमच्या मेंदूपर्यंत पोहोचण्याची प्रक्रिया, हा स्पर्श झुरळाचा आहे हा मेंदूने काढलेला निष्कर्ष, ‘इमर्जन्सी मोड’मध्ये जाऊन मेंदूने पायाला आणि संपूर्ण शरीराला पाठवलेले संदेश आणि पुस्तक फेकून पाय झटकून खुर्चीवर पोटाजवळ घेण्याची हालचाल! हे सगळं इतकं झटक्यात कसं घडतं? झुरळ बसण्याच्या संवेदनेचा पायापासून सुरू होऊन मेंदूपर्यंतचा प्रवास, मेंदूत त्यावर झालेला विचार, काढला गेलेला निष्कर्ष, मेंदूतून पायाकडे परत पाठवले गेलेले संदेश आणि त्यानंतर झालेली सुसूत्र हालचाल.. खूप मोठी मालिका आहे!

अशा प्रकारच्या हालचाली नेमक्या कशामुळे घडतात यावर गॅल्व्हानीच्याही आधी हजारो वर्ष विविध बुद्धिमान लोकांनी विचार केला होता. हेरोफिलस, इरॅझिस्ट्रेटस आणि इतर काही शास्त्रज्ञांनी मेंदूपासून निघणाऱ्या नसा स्नायूपर्यंत कशा पोहोचतात हे शवविच्छेदन करून दाखवलं होतं. याआधारे तीन स्पष्टीकरणं देण्यात आली होती. पहिलं म्हणजे या नसांमधील पोकळय़ांमधून ‘न्यूमा’ नावाची शक्तिशाली हवा (अ‍ॅनिमल स्पिरिट) इकडून तिकडे ये-जा करते आणि संदेशवहन करते. दुसरं, या नसांमधून वाहणारा द्रवपदार्थ स्नायूंच्या सान्निध्यात आला की एक छोटासा स्फोट होऊन स्नायूंची हालचाल होते. आणि तिसरं म्हणजे पाण्यातील तरंगांप्रमाणे हे संदेश लहरींतून (वेव्ह्ज) इकडेतिकडे जातात. सन १७८० मध्येसुद्धा या स्पष्टीकरणांतून फार अर्थ निघत नव्हता. कारण ज्या वेगाने या घटना घडतात तो वेग या कुठल्याच स्पष्टीकरणात बसत नव्हता. अशी कोणती शक्ती आहे की जी निमिषार्धात अशा प्रकारचे संदेश वाहून नेऊ शकेल?

सन १७०० ते १७५०च्या दरम्यान विद्युतशक्तीमुळे ‘शॉक’ बसतो हे लक्षात आलं होतं. काही प्रकारचे समुद्री मासे आणि जेलीफिश यांच्या शरीरात विद्युत क्षमता असते हेही माहीत होतं. मात्र विद्युत शक्ती ‘तयार’ करता येऊ शकते हे नुकतंच लक्षात आलं होतं. मोठय़ा आकाराच्या आणि वेगाने फिरणाऱ्या काचेच्या चंबूवर वस्तू घासली असता ती वस्तू विद्युतभारित होते हे लक्षात आलं होतं. अगदी प्राथमिक असा विद्युत शक्ती साठवून ठेवू शकणारा ‘कपॅसिटर’सुद्धा तेव्हा तयार केला गेला होता. काचेच्या चंबूच्या आत पाणी किंवा धातूच्या वस्तू आणि वरती बाहेरून धातूचा पातळ पापुद्रा, असा हा विद्युतघट (कपॅसिटर) होता. लुईजी गॅल्व्हानी त्यावरच प्रयोग करत असताना ही घटना घडली.

गॅल्व्हानीच्या असामान्य बुद्धिमत्तेला क्षणार्धातच त्याचा अर्थ लागला. नसांमधून इकडून तिकडे जाणारी शक्ती म्हणजे दुसरंतिसरं काही नसून विद्युत शक्ती असते हा मोठा शोध त्या क्षणीच लागला. आणि मग लुईजी गॅल्व्हानीच्या लक्षात आलं की विद्युत शक्तीशिवाय इतका वेग दुसऱ्या कशालाच असू शकत नाही.

निव्वळ योगायोगानं हा शोध लागला होता. प्राण्यांमध्ये विद्युत शक्तीसदृश काही तरी असतं हे त्याआधी माहीत होतं. किंबहुना गॅलन या शास्त्रज्ञाने ‘इलेक्ट्रिक-रे’ या माशांच्या विद्युत शक्तीचा उपयोग डोकेदुखी होणाऱ्या लोकांच्या मस्तकाला शॉक देण्यासाठी केला होता. त्यामुळे डोकेदुखी कमी होते, असं त्याचं म्हणणं होतं. जेलीफिशच्या काही जातींना स्पर्श झाल्यास शॉक बसतो याचाही अनुभव होता. काही नॅनो/पिको सेकंदांत वीज  आकाशातून जमिनीवर पडताना मानवाने पाहिली होती. या शक्तीचा वेग अतक्र्य असल्याचं गॅल्व्हानीला माहीत होतं. म्हणूनच शरीरातील अतक्र्य घटनांचं स्पष्टीकरण अतक्र्य गोष्टीच करू शकतात हेही  त्याला पटत होतं. ही अतक्र्य शक्ती आता त्याला तर्काच्या कक्षेत आणायची होती.

लुईजी गॅल्व्हानी हा अनेकांना विद्युतशास्त्रातला आद्य शास्त्रज्ञ म्हणून माहीत आहे. प्राण्यांच्या शरीरातील विद्युत शक्ती प्रवाहाबद्दलचा पहिला शोधही त्यानं लावला हे अनेकांना ठाऊक नसेल. या शोधामुळे वैद्यकीय शास्त्रातील अनेक दालनं उघडत गेली. ही विद्युत शक्ती फक्त नसांपुरती मर्यादित नसून संपूर्ण शरीरासाठीच क्रियाशील असते हे पुढील वर्षांतल्या संशोधनानं सिद्ध झालं.

किंबहुना शरीरातील प्रत्येक पेशी एक प्रकारचा सेल किंवा कपॅसिटर असते आणि त्या पेशींमध्ये होणाऱ्या विद्युत भारातील फरकामुळे शरीरातील अनेक क्रिया घडत असतात. शरीरक्रिया शास्त्राचा अभ्यास, निरनिराळे आजार बरे करण्यासाठी वापरण्यात येणाऱ्या उपचार पद्धती आणि त्यासाठी लागणारी उपकरणं या सर्वामध्येच विद्युत शक्तीचा अभ्यास आणि उपयोग केला जातो. यापैकी बऱ्याच गोष्टी आज आपल्याला जरी उलगडल्या असल्या तरी जवळजवळ तितक्याच अजूनही माहीत नाहीत हे लक्षात ठेवणं गरजेचं आहे.

हृदयाच्या विविध भागांची सुसूत्र हालचाल, आतडय़ांची अन्न पुढे ढकलण्यासाठी होणारी हालचाल, मेंदूतून हातापायांपर्यंत पाठवले जाणारे संदेश आणि हातापायांतल्या संवेदना मेंदूपर्यंत पोहोचवण्याची प्रक्रिया.. अशा अगणित क्रिया या विद्युत शक्तीवर अवलंबून असतात.

त्या बेडकाचा पाय जर त्या दिवशी  हलला नसता, तर कदाचित हा शोध लागण्यास आणखी बराच काळ गेला असता. या शोधापासून इलॉन मस्कच्या भन्नाट कल्पनेपर्यंत आपण आलो आहोत. ही कल्पना मानवाच्या हिताची किंवा सर्वनाशाची ठरू शकते. अशा प्रकारची कल्पना घेऊन मागच्या शतकात काही प्रयोग झाले आहेत. त्याबद्दल पुढच्या लेखात.