बुजुर्ग चूहों में gut-brain signaling को मजबूत कर cognitive decline उलटा गया और memory formation में सुधार

• उम्र बढ़ने के साथ आंतों के माइक्रोबायोम में बदलाव होता है, जिससे आंत और मस्तिष्क के बीच vagus nerve signaling कमजोर हो जाती है और memory formation की क्षमता घटती है
• शोधकर्ताओं ने vagus nerve stimulation के जरिए बुजुर्ग चूहों की memory और learning ability को युवा चूहों के स्तर तक बहाल किया
• एक विशेष बैक्टीरिया Parabacteroides goldsteinii में वृद्धि का hippocampus activity में कमी और cognitive function में गिरावट से सीधा संबंध पाया गया
• आंत में inflammatory response, vagus nerve signaling को दबा देता है, और यही प्रक्रिया memory decline का प्रत्यक्ष कारण बनती है
• gut-brain connection का नियमन age-related cognitive decline को पलटने की संभावित treatment strategy के रूप में सामने आया है

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आंतों के माइक्रोबायोम और cognitive function का संबंध

• उम्रदराज़ चूहों में microbiome composition में बदलाव cognitive decline से जुड़ा पाया गया
  • immune cells इन बदलावों को पहचानकर inflammatory response पैदा करते हैं, जो vagus nerve की signal transmission में बाधा डालता है
  • इसके परिणामस्वरूप hippocampus की activity घटती है और memory formation की क्षमता कम हो जाती है
• vagus nerve stimulation के माध्यम से बुजुर्ग चूहों की memory और spatial navigation ability युवा चूहों के स्तर तक लौट आई
• शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि memory decline केवल मस्तिष्क के अंदरूनी कारणों से नहीं, बल्कि आंतों के वातावरण में बदलाव से भी नियंत्रित हो सकती है

आंतों के माइक्रोबायोम अदला-बदली का प्रयोग

• जब युवा चूहों (2 महीने) और बुजुर्ग चूहों (18 महीने) को साथ पाला गया, तो युवा चूहों का microbiome बुजुर्ग-जैसे रूप में बदल गया
  • इनमें नई वस्तु की पहचान और भूलभुलैया से बाहर निकलने की क्षमता घट गई, और इनका व्यवहार बुजुर्ग चूहों जैसा हो गया
• germ-free environment में पले चूहों में memory decline दिखाई नहीं दी
  • लेकिन जब युवा चूहों में बुजुर्ग चूहों का microbiome transplant किया गया, तो cognitive function में तेज गिरावट देखी गई
• इसके उलट, बुजुर्ग-जैसे microbiome वाले युवा चूहों को 2 हफ्तों तक broad-spectrum antibiotics देने पर cognitive function वापस सुधर गया

विशेष बैक्टीरिया और metabolites की भूमिका

• उम्रदराज़ चूहों में Parabacteroides goldsteinii का अनुपात बढ़ा हुआ था, और यह बैक्टीरिया memory impairment से सीधे जुड़ा पाया गया
  • युवा चूहों की आंत में यह बैक्टीरिया डालने पर hippocampus activity में कमी और cognitive performance में गिरावट हुई
• इस बैक्टीरिया की वृद्धि से medium-chain fatty acids की मात्रा बढ़ती है,
  • और ये पदार्थ myeloid cells में inflammatory response को ट्रिगर करते हैं
  • यह सूजन vagus nerve activity और hippocampus function को दबाती है, जिससे memory formation की क्षमता घटती है

vagus nerve stimulation और recovery effect

• बुजुर्ग चूहों को vagus nerve-activating molecules देने पर उनकी cognitive function इतनी सुधरी कि वे युवा चूहों से लगभग अलग नहीं दिखे
• शोधकर्ताओं ने gut aging → microbiome change → immune inflammation → vagus nerve suppression → memory decline की 3-स्टेज pathway की पहचान की
• इस pathway को vagus nerve stimulation से उलटने पर memory function को बहाल किया जा सकता है

मानवों में संभावित उपयोग और आगे का शोध

• शोधकर्ता अब यह जांच रहे हैं कि क्या यही gut-brain pathway इंसानों में भी मौजूद है
• vagus nerve stimulation पहले से ही depression, epilepsy, stroke recovery treatment के लिए FDA-approved तकनीक है
• आंतों के माइक्रोबायोम metabolites को नियंत्रित करके non-invasive cognitive improvement methods विकसित करने की संभावना सामने आई है
• आंतों के signals, memory formation के contextualization में महत्वपूर्ण भूमिका निभा सकते हैं
• यह शोध Stanford Medicine और Arc Institute के नेतृत्व में किया गया और Nature में प्रकाशित हुआ

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Hacker News की टिप्पणियाँ

• बहुत से लोग इस लेख को कम करके आंकते हैं क्योंकि शीर्षक में चूहों का ज़िक्र नहीं था, लेकिन आंतों के माइक्रोब्स इंसानी व्यवहार को प्रभावित करते हैं—यह बात पहले भी कई बार दर्ज की जा चुकी है
  याददाश्त में सुधार वाला हिस्सा दिलचस्प है, लेकिन यहाँ ज़्यादातर लोग बस हँसकर आगे बढ़ रहे हैं, इसलिए कुछ रोचक उदाहरण साझा कर रहा हूँ

  • "My butt made me crave candy"
  • "Gee, I'm not bipolar anymore thanks to my husband's butt juice infusion"
    यह सचमुच अजीब लेकिन दिलचस्प दुनिया है
  • मुझे भी लगता है कि यह रिसर्च सही हो सकती है
    शराब और ड्रग्स, खासकर marijuana, छोड़ने के बाद, डाइट को नियंत्रित करके बिना दवा के acid reflux संभालने के बाद, और खाने का समय नियमित करने पर मैंने महसूस किया कि मेरी याददाश्त वापस आ रही है
    gallbladder removal surgery भी करवाई, लेकिन उससे समस्या हल नहीं हुई; उल्टा, मैंने खाने के प्रकार और विविधता के बारे में कहीं ज़्यादा समझदारी से सोचना शुरू किया
    खासकर मुझे लगता है कि alcohol मेरी gut microbiome और digestion system को बिगाड़ रहा था
  • HN पर बहुत से लोग p-hacking या animal models की सीमाएँ जानने भर से यह मान लेते हैं कि वे विज्ञान को बेहतर समझते हैं
  • मेरी नज़र में gut microbiome रिसर्च ज़रूरत से ज़्यादा बढ़ा-चढ़ाकर पेश की जाती है
    mental illness के इलाज के लिए fecal transplant आज़माने वाली स्टडी में भी कोई असर नहीं मिला
    इस तरह की स्टडीज़ में blinded experiment करने पर असर अक्सर गायब हो जाता है
  • South Park में भी Tom Brady के fecal transplant पर एक episode था
  • “butt juice infusion” वाला phrase बहुत मज़ेदार है xD

• यह चूहों पर किया गया प्रयोग है, लेकिन इंसानों में भी gut-brain connection को support करने वाली कई स्टडीज़ हैं
  पेपर की दिलचस्प बात यह है कि बहुत कम dose (5 μg/kg) में capsaicin inject करने पर बूढ़े चूहों में hippocampal FOS activation और memory पूरी तरह बहाल हो गई
  यानी cayenne pepper supplement में पाया जाने वाला वही compound भी ऐसा कर सकता है
  इस विषय पर The Mind-Gut Connection और The Psychobiotic Revolution जैसी किताबें हैं

  • मैं neuroscience का विशेषज्ञ नहीं हूँ, लेकिन मेरे professor कहा करते थे, “चूहों में तो हर चीज़ ठीक की जा सकती है”
    dementia, addiction, cognitive decline जैसी चीज़ों में चूहों पर शानदार नतीजे मिलते हैं, लेकिन इंसानों में वे लगभग कभी दोहराए नहीं जा पाते
  • मुझे अलग-अलग तरह की मिर्चें इतनी पसंद हैं कि मैं उन्हें एक पूरा food group मानता हूँ, लेकिन orally ली गई capsaicin याददाश्त को प्रभावित करती है या नहीं, यह मुझे नहीं पता
    injection के ज़रिए दी गई capsaicin hippocampus पर अलग असर डाल सकती है, लेकिन मुझे absorption mechanism ठीक से नहीं पता, इसलिए और देखना पड़ेगा
  • ऐसे पेपर अनगिनत हैं जिनमें कोई साधारण ingredient चूहों में चमत्कार कर देता है
    लेकिन उनमें से ज़्यादातर replicate नहीं होते
    इसलिए अब मैं सिर्फ एक पेपर देखकर बहुत अच्छे लगने वाले नतीजों पर भरोसा नहीं करता

• मुझे लगता है कि इस विषय में एक सांस्कृतिक वर्जना छिपी हुई है
  मलत्याग भी sex या death की तरह ऐसा विषय है जिस पर सभ्य समाज में खुलकर बात करने से लोग बचते हैं, लेकिन सच यह है कि इंसानी अस्तित्व का केंद्र पाचन और उत्सर्जन ही है
  दिमाग कितना भी स्मार्ट हो, उसे बनाए रखने के लिए आखिरकार ‘उस हिस्से’ की ज़रूरत पड़ती है

• यह दिलचस्प है कि अगर युवा चूहों को बूढ़े चूहों के बैक्टीरिया दिए जाएँ तो वे बूढ़ों जैसा व्यवहार करने लगते हैं, लेकिन उल्टा करने पर वे जवान नहीं होते
  शायद aged bacteria में कोई dominant गुण होता है

• लोगों को dietary fiber बहुत ज़्यादा खाना चाहिए
  यह gut और liver को साफ रखने में मदद करता है, cholesterol absorb करता है, insulin response को धीमा करता है और लंबे समय तक पेट भरा रखता है
  gut microbiome को भी fiber चाहिए
  fad diets के पीछे भागने के बजाय, जो पसंद हो वह खाइए, लेकिन हर दिन पर्याप्त fiber ज़रूर लीजिए

  • सहमत हूँ। अगर मान लें कि gut में दो तरह के microbes हैं, A high-calorie low-fiber डाइट पर तेज़ी से बढ़ता है, और B fiber-heavy डाइट पर धीरे-धीरे बढ़ता है
    A इंसानों में अनहेल्दी food choices को बढ़ावा दे सकता है, जबकि B नहीं
    सवाल यह है कि आप अपने gut में किस तरह के microbes रखना चाहेंगे
  • मैं भी कुछ ऐसा ही कर रहा हूँ। हर चीज़ में chia seeds डालता हूँ, और edamame, goji berries, peas वगैरह अक्सर खाता हूँ
    वजह सिर्फ health नहीं है; मैं weight training भी करता हूँ, इसलिए कोशिश रहती है कि जितना हो सके protein खाने से मिले
  • इसके लिए बिना प्रोसेस किए हुए natural foods खाना सबसे ज़रूरी है
  • आजकल चर्चित resistant starch भी recommend करूँगा
    संबंधित वीडियो
  • यह पोस्ट वैज्ञानिक शोध पर है, इसलिए सिर्फ व्यक्तिगत राय देकर छोड़ देना थोड़ा निराशाजनक है

• खाने की craving “तुम्हें” नहीं होती, gut microbiome को होती है
  उदाहरण के लिए, sugar खाने वाले microbes को sugar न मिले तो वे brain को signal भेजते हैं कि “और दो”
  इसलिए जब आप मीठा छोड़ देते हैं, तो craving आखिरकार गायब हो जाती है, क्योंकि वे microbes मर जाते हैं या निष्क्रिय हो जाते हैं

  • “हम craving नहीं करते” कहना भ्रामक हो सकता है
    microbes असर डाल सकते हैं, लेकिन इंसान खुद भी चाहत महसूस करता है
  • अगर यह सच होता, तो antibiotics लेने पर sugar craving खत्म हो जानी चाहिए
    लेकिन ऐसा नहीं होता। इंसान evolution के कारण स्वाभाविक रूप से स्वादिष्ट भोजन पसंद करने के लिए बना है
  • मुझे यह पूरी तरह बकवास सिद्धांत लगता है
  • Richard Dawkins की ‘Selfish Gene’ की तरह मुझे ‘Selfish Tube’ का विचार आता है
    यानी आखिर में इंसान GI tract को केंद्र में रखकर जीने वाला प्राणी है

• यह पेपर बहुत अच्छी तरह डिज़ाइन की गई स्टडी है, और इंसानों पर इसके उपयोग को लेकर सावधानी से व्याख्या करता है
  Nature पेपर का मूल पाठ भी उपलब्ध है, और उसका discussion section खास तौर पर प्रभावशाली है

• Datis Kharrazian की 2014 की किताब Why Isn't My Brain Working? में भी इस तरह के gut-brain connection विचार पहले से मौजूद थे

• डेटा इतना अच्छा दिखता है कि शक होता है
  इस तरह की स्टडीज़ कुछ साल बाद अक्सर ग़लत साबित होती हैं
  उदाहरण के तौर पर Science में पेपर retraction का मामला देखा जा सकता है

  • डेटा सार्वजनिक नहीं है, इसलिए जाँच संभव नहीं
    संभवतः सामान्य P=0.05 threshold इस्तेमाल किया गया होगा
    ऐसे चौंकाने वाले नतीजों के लिए P-value इससे कहीं कम होनी चाहिए थी

• ऐसे विषयों में खुद पर प्रयोग करके देखना ज़्यादा तेज़ हो सकता है
  सिस्टम से जवाब मिलने का इंतज़ार करने में बहुत सारे हितधारक बीच में आ जाते हैं, और उनके फ़ैसले हमेशा व्यक्ति के हितों से मेल नहीं खाते