डॉ. जयदेव पंचवाघ
‘मायलिन’वरलं संशोधन विद्युत-चुंबकाच्या वापरातून ‘डीबीएस’द्वारे माणसाला ‘आनंदाचा झटका’ देण्यापर्यंत गेलं..
चेतासंस्थेतील संदेशांची देवाणघेवाण अत्यंत वेगाने होण्यामागचं कारण म्हणजे मेंदू, मज्जारज्जू आणि नसांमधून वाहणारा विद्युतप्रवाह असल्याचा शोध लुइजी गॅल्व्हानी यांनी १८७० च्या सुमाराला लावला, याचा उल्लेख मागच्या लेखात होता. गॅल्व्हानी यांच्या नंतरच्या काळात मेंदूतील विद्युतलहरींवर, ‘न्यूरोट्रान्समीटर’ म्हणून काम करणाऱ्या निरनिराळय़ा रसायनांवर आणि त्यात बिघाड झाल्यास होणाऱ्या आजारांवर अनेक शोध लागले आणि स्पष्टीकरणं मिळत गेली.
आपल्या शरीरातील नसांची रचना विद्युत केबल्ससारखी असते. त्या केबलच्या आतल्या चेतातंतूतील विद्युतप्रवाह अबाधित राहावा म्हणून प्रत्येक तंतूभोवती इन्शुलेशनसारखं काम करणारं वेष्टण असतं आणि त्यामुळे शॉर्टसर्किट न होता नसांचं कार्य व्यवस्थित चालतं, हे लक्षात आलं. हे चेतातंतूंना लपेटणारं आवरण किंवा वेष्टण ‘मायलिन’ म्हणून ओळखलं जातं.
‘मायलिन’ म्हणजे खरं तर भरपूर मेद प्रमाण असलेल्या प्रचंड लांब पेशी असतात. चेतातंतूंभोवती त्या स्वत:ला एखाद्या दुपटय़ासारख्या गुंडाळतात. केबलमधल्या एका तारेतून विद्युतप्रवाह वाहताना ती तार व दुसऱ्या तारांमधलं रबराचं आवरण जर झिजलं किंवा विरलं तर ‘स्पार्क’ उडतो हे सर्वज्ञात आहे. त्याचप्रमाणे पायातल्या नसांमधलं मायलिन झिजलं तर तळपाय, पावलं आणि घोटय़ांमध्ये आग होते आणि पिना टोचल्याप्रमाणे वेदना होतात. स्पर्शाची संवेदना वाहून नेणाऱ्या नसांतील विद्युतप्रवाहाचं वेदनांच्या नसांशी शॉर्टसर्किट झाल्यामुळे ही लक्षणं दिसतात. चेहऱ्याच्या तीव्र वेदनेचा आजार म्हणजेच ‘ट्रायजेमिनल न्यूराल्जिया’ आणि एकाच बाजूचा डोळा व चेहरा वारंवार लवण्याचा आजार म्हणजेच ‘हेमिफेशियल स्पाझम’ हे त्या नसांतल्या शॉर्टसर्किटमुळे कसे होतात हे आपण मागच्या काही लेखांत पाहिलं होतं.
मेंदू आणि एकूणच चेतासंस्थेतील संदेशांची देवाणघेवाण रासायनिक तसंच विद्युत प्रक्रियांमार्फत कशी होते याचे शोध गॅल्व्हानीनंतरच्या काळात लागत गेले. एकोणिसाव्या आणि विसाव्या शतकांत मेंदूच्या पृष्ठभागावर विद्युत उपकरणाद्वारे कमी-जास्त तीव्रतेचे विजेचे प्रवाह सोडून उद्दीपन करण्याचे प्रयोग झाले. मेंदूच्या पृष्ठभागावरील विशिष्ट ठिकाणी विद्युत उद्दीपन केल्यास नेमकं काय घडतं यावरून पृष्ठभागावरच्या निरनिराळय़ा केंद्रांचं कार्य निश्चित करण्याचा तो प्रयत्न होता. विसाव्या शतकात मेंदूच्या शस्त्रक्रिया सुरू झाल्या. विल्डर पेनफिल्ड या न्यूरोसर्जननं शस्त्रक्रियांदरम्यान मेंदूच्या पृष्ठभागावरच्या विविध केंद्रांना विद्युत उपकरांद्वारे उद्दीपित करून पृष्ठभागावरची निरनिराळय़ा कार्याची केंद्रं निश्चित केली.
कमी क्षमतेचा विद्युतप्रवाह वापरल्यास चेतापेशींच्या कार्याला अतिरिक्त चालना मिळून त्या नियंत्रित करत असलेल्या शरीराच्या भागाची हालचाल होते; पण विद्युतप्रवाहाची तीव्रता वाढवत नेली तर एका मर्यादेनंतर त्या चेतापेशींचे कार्य दाबलं जातं, त्या कार्यात खंड पडतो.. हे लक्षात आलं.
बहुसंख्य चेतापेशींचंच जाळं हे मेंदूच्या पृष्ठभागावर असलं तरी मेंदूत खोलवर चेतापेशींचे छोटे समूह किंवा पुंजके असतात. या खोलवरच्या पुंजक्यांना ‘डीप ग्रे मॅटर’ म्हणतात. मेंदूच्या पृष्ठभागावर चेतापेशींचं जे जाळं असतं, त्या पेशींचा रंग पिवळसर असतो. शवविच्छेदनानंतर मेंदूचा अभ्यास करताना तो आधी फॉरमॅलिनमध्ये बुडवून मग कापला जातो; त्या वेळी हा पृष्ठभागावरचा थर राखाडी (ग्रे) रंगाचा दिसतो म्हणून ते ‘ग्रे मॅटर’. प्रत्येक पेशीपासून विविध दिशांना जाणारे अनेक सूक्ष्म चेतातंतू निघतात. हे चेतातंतू पोकळ असतात आणि ते इतर चेतापेशींशी किंवा त्यांच्यापासून निघणाऱ्या चेतातंतूंना स्पर्श करून संवाद प्रस्थापित करतात.
मेंदूचा आतला भाग किंवा ‘गर’ हा या चेतातंतूंचा बनलेला असतो. हा पांढरा दिसतो म्हणून या भागाला ‘व्हाइट मॅटर’ म्हणतात. असं असलं तरी मेंदूच्या खोलवर व्हाइट मॅटरमध्ये चेतापेशींचे अनेक पुंजके असतात. या पुंजक्यांचा रंगसुद्धा साहजिकच राखाडी असल्यामुळे त्यांच्यापैकी प्रत्येकाला ‘ग्रे मॅटर’चा पुंजका किंवा न्यूक्लिअस म्हणतात. एखादं खूप पिकलेलं सफरचंद जर कापलं तर त्याच्या गराच्या आत गडद रंगाचे छोटे-छोटे ठिपके दिसतात तसे हे न्यूक्लिअस असतात. या विशिष्ट पुंजक्यांपासून निघालेले चेतातंतूसुद्धा विविध दिशांना जाऊन मेंदूतल्या निरनिराळय़ा भागांशी जोडले गेलेले असतात.
मेंदूच्या पृष्ठभागाप्रमाणेच या खोलवरच्या पेशींनाही त्या समूहापर्यंत विद्युत तारेचं टोक सोडून उद्दीपित करण्याचे प्रयोग १९५० पासून करण्यात आले. यालाच डीप ब्रेन स्टिम्युलेशन (डीबीएस) म्हणतात.
थोडक्यात ‘डीबीएस’मध्ये या खोलवरच्या पुंजक्यांपैकी विशिष्ट पेशीसमूहात (न्यूक्लिअसमध्ये) ‘इलेक्ट्रोड’ घालून त्या पुंजक्यातल्या पेशींमध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक प्रवाह सोडून उद्दीपन (म्हणजेच स्टिम्युलेशन) केलं जातं.
रेडिओ फ्रीक्वेन्सी (आरएफ) तरंग हा विद्युत-चुंबकीय (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक) लहरींचा एक प्रकार आहे. ‘डीबीएस’मधल्या उद्दीपनासाठी या तरंगांचा उपयोग केला जातो. याचं महत्त्वाचं कारण म्हणजे या तरंगांची तीव्रता अगदी छोटय़ा पायऱ्यांमध्ये कमी-जास्त करता येते. उद्दीपनासाठी वापरल्या जाणाऱ्या तरंगांच्या फ्रीक्वेन्सीप्रमाणे उद्दीपनाच्या परिणामात फरक पडतो.
१९४९ ते १९८० या काळात अमेरिकेच्या लुइझियाना राज्यातल्या न्यू ऑर्लिन्स शहरात रॉबर्ट हीथ या न्यूरोसर्जननं मेंदूच्या अगदी आतल्या चेतापेशी-समूहांना ‘डीबीएस’ पद्धतीनं उद्दीपित करण्याचे प्रयोग केले. यात त्यानं मेंदूतल्या खोलवरच्या निरनिराळय़ा पेशीसमूहांना वेगवेगळय़ा तीव्रतेच्या विद्युत-चुंबकीय प्रवाहानं उद्दीपित करून त्याबद्दलची त्याची निरीक्षणं तपशीलवार लिहून ठेवली आहेत. विशेषत: मानसिक आजारांचे उपचार ‘डीबीएस’नं करता येतील असं त्याला वाटत होतं. स्किझोफ्रेनिया, विफलतापूर्ण नैराश्य (डिप्रेशन), ऑबसेसिव्ह- कम्पल्सिव्ह डिसऑर्डर अशा आजारांवर ‘डीबीएस’चे प्रयोग त्याने केले. या काळात अशा आजारांवर चांगली औषधं उपलब्ध नव्हती आणि फारच मर्यादित उपचार उपलब्ध होते.
‘रिवॉर्ड’- म्हणजे केलेल्या कामाचं बक्षीस/ मोबदला मिळाल्याची भावना- ही मानसिक सकारात्मकतेसाठी उपयुक्त असते. स्फूर्ती, प्रेरणा आणि नवीन उपक्रमांविषयीचा ओढा हा अनेकदा ‘रिवॉर्ड’च्या भावनेतून उगम पावतो असं मानलं जातं. मेंदूत खोलवर एखादं ‘रिवॉर्ड-केंद्र’ असतं का याचा शोध रॉबर्ट हीथ ‘डीबीएस’द्वारे घेत होता.
या प्रयोगांच्या इतिहासाबद्दल ‘द प्लेझर शॉक’ नावाचं पुस्तक उपलब्ध आहे. लोन फ्रँक ही त्याची लेखिका. ‘न्यूक्लिअस अ‍ॅक्क्युम्बन्स’ या खोलवर स्थित चेतापेशी- समूहाला उद्दीपित केल्यावर अत्यंत आनंदात्मक मन:स्थिती निर्माण होते असं रॉबर्ट हीथच्या लक्षात आलं होतं. हा उद्दीपन करणारा इलेक्ट्रोड थोडय़ा मिलिमीटरने पुढेमागे केल्यास आणि विद्युतप्रवाहाची तीव्रता बदलल्यास या आनंद किंवा समाधानाचं ‘अत्यानंदा’त रूपांतर होतं असं त्यानं नमूद करून ठेवलं आहे. लैंगिक सुखाप्रमाणे प्रत्यय येणारा आनंद (ऑर्गॅझ्मिक स्टेट) न्यूक्लिअस अ‍ॅक्क्युम्बन्सच्या विशिष्ट ‘डीबीएस’ उद्दीपनाने निर्माण करता येतो, असाही त्याचा एक निष्कर्ष होता. समलैंगिक वृत्ती असलेल्या पुरुषाला स्त्रीविषयी लैंगिक उद्दीपन करताना जर ‘डीबीएस’चा असा ‘प्लेझर शॉक’ दिला तर समलैंगिकता नाहीशी करता येते का ते त्याने बघितलं. या काळातले हे प्रयोग अशा रीतीने नैतिकदृष्टय़ा हाताबाहेर चालले आहेत असं अनेक लोकांना वाटू लागलं आणि ते बंद पडले. पण आजच्या ‘डीबीएस’ची मुळं तिथे रोवली गेली, यात शंका नाही.
आजचं ‘डीबीएस’ हे अधिक नियंत्रित आहे. त्याला नियमांची आणि नैतिकतेची चौकट आहे. पार्किन्सन्स डिसीझच्या काही मोजक्या रुग्णांसाठी, एकाच हाताच्या किंवा पायाच्या अनियंत्रित थरथरीसाठी (ट्रेमर्स), डिस्टोनियासाठी आणि काही मानसिक आजारांसाठी ‘डीबीएस’चा निश्चित उपयोग होतो. त्याचबरोबर इतर अनेक आजारांवर त्याचा उपयोग आहे का, ते बघण्याचे प्रयोग चालू आहेत. उदा.- अमली पदार्थाचं व्यसन असलेल्या व्यक्तीच्या मनात तो पदार्थ सेवन करण्याची अनिर्बंध इच्छा किंवा ऊर्मी आल्यावर मेंदूतल्या विशिष्ट केंद्राला उद्दीपित करून ती इच्छा दाबण्यासाठी ‘डीबीएस’चा उपयोग करता येऊ शकेल का यावर विचार आणि संशोधन सुरू आहे.
वैद्यकीय प्रगती, नवीन उपचार पद्धतींचे शोध लागत असतानाच त्याचा योग्य-अयोग्यता आणि नैतिकतेशी समतोल ठेवणं गरजेचं असतं, याचं भान राहणं गरजेचं आहे. हा समतोल बऱ्याचदा नाजूक असतो. न्यूरोसर्जरीतल्या मानसिक आजारांसाठी पूर्वी केल्या गेलेल्या आणि नवीन शोध लागणाऱ्या शस्त्रक्रियांबाबत तर हे विशेष करून खरं आहे. विविध प्रकारच्या भावना आणि विचारशक्तीमध्ये बदल करण्याची क्षमता असलेल्या शस्त्रक्रियांबाबतसुद्धा हे महत्त्वाचं आहे. ‘डीबीएस’च्या विविध शक्यतांसंबंधी पुढच्या लेखात मागोवा घेऊ.
(लेखक मेंदू व मणक्याचे शस्त्रक्रियातज्ज्ञ आहेत. brainandspinesurgery60@gmail.com
