62 ఓ బుల్లి కథ 50---- మన బ్రెయిన్ కి శక్తి ప్రదాయిని మన తల్లి

ముందుమాట: మన శరీరంలో శక్తి ఎల్లా ఉత్పత్తి అవుతుందో తెలుసుకోటానికే ఈ పోస్ట్.

మన మొదటి కణం(haploid) లోకి కావలసిన వాటిల్లో సగం జీన్సుతండ్రి నుండీ సగం జీన్సు తల్లి నుండీ వస్తాయి. కానీ కణానికి జీవత్వం ఇచ్చే శక్తి ప్రదాయిని, mitochondria, తల్లి నుండి వస్తుంది. మన శరీరంలో ఏ కణాలకు అయినా జీవత్వం ఇచ్చి పెరుగుదలకు తోడ్పడేది ఈ mitochondria యే. ఈ mitochondria లు ప్రతి కణములో 1000 నుంచీ 2000 దాకా ఉండవచ్చు.

క్లుప్తంగా mitochondria మనము తినే ఆహారము లోనుండి వచ్చిన షుగర్ (Glucose) ని మనము పీల్చే గాలి లోనుంచి వచ్చిన ఆక్సిజన్ తో దహనం చేసి శక్తిని (Adenosine Triphosphate, ATP ద్వారా) విడుదల చేస్తుంది. ఆ శక్తి ద్వారానే మనము నడవటం, మాట్లాడటం, జీవించటం చేస్తున్నాము. ఈ దహన కాండ లో మనకు పనికిరాని కొన్ని పదార్దములు ఏర్పడుతాయి (free radicals). వీటిని వెంటనే హతమార్చక పోతే అవి వెళ్లి ఇంకొక పదార్ధమును చేరి అవి పని చేసే తీరును మార్చ వచ్చును. ప్రకృతి పరంగా వీటిని హతమార్చే పదార్ధాలు శరీరంలో ఉత్పత్తి అవుతాయి. కానీ వయస్సు పెరిగిన కొద్దీ వీటి ఉత్పత్తి తగ్గుతుంది. అందుకనే వయస్సు పెరిగిన కొద్దీ Antioxidants, CoQ10, Alpha Lipoic Acid, Acetyl L Carnitine అవసరం అవ్వచ్చు.

మన శరీరంలో అన్ని కణాలు( న్యురాన్స్ తప్ప) పై విధముగా శక్తిని ఉత్పాదన చేస్తాయి. బ్రెయిన్ లో ఉన్న న్యురాన్సు కి మాత్రం శక్తిని ఉత్పత్తి చెయ్యటానికి glucose, oxygen ఎప్పుడూ కావాలి.

ఈ శక్తి ఉత్పాదన ప్రక్రియలో Glucose తనంతట తాను శక్తి నిచ్చే చోటుకి వెళ్ళలేదు. ఆపనిని insulin, glucose transporters(GLUT Glycoproteins ) లని ప్రభావితం చేసి, చేయిస్తుంది. ఇందుకని  insulin మన ఆరోగ్యమునకు చాలా ముఖ్యం. మన శరీరం, మిగిలిపోయిన Glucose ని fat గ మార్చుకుని దాచి పెట్టుకుంటుంది. మనము ఆహారము తిన నప్పుడు fat ను glucose గ మార్చి శక్తి వచ్చేటట్లు చేస్తుంది.

మన శరీరంలో జరిగే రసాయనిక చర్యలన్నీ ఒక దాని మీద ఒకటి ఆధార పడుతాయి. నిజం చెప్పాలంటే మనము చేసే అన్ని పనులూ, ఆకలిగా ఉండి అన్నము తినాలని అనిపించటం నుంచీ, అన్నీ రసాయనిక చర్యలే. ఇవి సమతౌల్యంగ(Balanced) జరగక పోతే రోగాలు వస్తాయి. ఉదా: శరీరంలో జరిగే రసాయనిక ప్రక్రియలలో షుగర్ ను పూర్తిగా వినియోగించ లేక పోతే diabetes వస్తుంది.

ఇంగ్లీషు లో క్లుప్తంగా:

Glucose coming from food we eat gets transported by the influence of  insulin to a site in mitochondria where it gets combined with oxygen coming from the air we breath to produce energy in the form of ATP molecule. In short this is how we live.

Nature has backup plans for everything. Survival is most important in Nature. It converts excess food we eat to fat and stores in fat cells and converts it back into glucose in case of a need (when we starve). When oxygen is not there it has the capability of producing energy (anaerobic respiration).  Exception is the neural cell neuron, which takes only glucose and oxygen for energy production. 

చివరిమాట: నాకు ప్రకృతి పరంగా మనకు జరిగే రెండు విషయాలు ప్రశ్నలుగా  నిలిచి పోయాయి. శక్తి ప్రదాయిని  mitochondria, అమ్మనుంచి వస్తుంది ఎందుకు? మనమందరం మొదట్లో embryo లో ఆడవాళ్ళుగా ఎందుకని ఉంటాము ? (embryo female గ ఉండి, fetus గ మారుతున్నప్పుడు హార్మోనుల వలన కొందరిలో  male గ రూపాంతరం చెందు తుంది. ఇది మన కంట్రోల్ తో చెయ్యగలమా? ).

1. Mitochondria (the Powerhouses of our Cells) and Brain Disease
    http://www.studentpulse.com/articles/195/mitochondria-the-powerhouses-of-our-cells-and-brain-disease

2. The Brain Trust Program ---- by Larry McCleary M.D.
    http://brainbooks303.blogspot.com/2010_03_01_archive.html

3. Embryological Development of the Human Brain by Arnold B. Scheibel, MD

61 ఓ బుల్లి కథ 49 ---- మన బ్రెయిన్ పుట్టుక ఈవిధంగా

ముందు మాట: మన జీవితంలో రోజూ ఉపయోగించేది మన బ్రెయిన్. అది తయారయ్యేటప్పుడు మనకి స్పృహ కూడా ఉండి ఉండదు. కానీ మన పిల్లలవి తయారయ్యేటప్పుడు మనం చూస్తూనే ఉంటాం. బ్రెయిన్ ఎల్లా తయారవుతుంది. ఆ తయారీలో మన బాధ్యత ఏమిటి?  అనేదాన్ని పరిశీలించటానికే ఈ పోస్ట్.

మన శరీరం లో ఏ పనులు ఎప్పుడు ఎలా జరగాలి, అలా జరగటానికి కావాల్సిన మూల పదార్దములు (హార్మోనులు ) చెయ్యటానికి రెసిపీలు (code) ఇచ్చే వాటిని జీన్స్ అంటారు. అవి షుమారు 100,000 ఉంటాయి. వీటిల్లో బ్రెయిన్ తయారవటానికి, పనిచెయ్య టానికి ఉపయోగించుకునేవి 50,000. వాటిల్లో 30,000 జీన్సు బ్రెయిన్ కోసము నిర్దేశించినవే. బ్రెయిన్, జీవికి చాలా ముఖ్యమని సృష్టికి కూడా తెలుసు అందుకనే అన్ని జీన్సు కేటాయించింది.

Conception అయిన తరువాత egg sperm కలయిక మూలంగా వచ్చిన fertilized egg ని Zygote అంటారు. దీనితో  human embryo కి అంకురార్పణ జరుగుతుంది. ఈ కలయిక తో సంభవించిన మొదటి కణముని(cell) diploid అంటారు. దీనిలోకి  కావాల్సిన జీన్స్ సగం నాన్న నుండీ  సగం అమ్మ నుండీ వస్తాయి. కానీ శక్తి తయారు చేసే పరికరాలు(mitochondria) మొదలయినవి మాత్రం అమ్మ cytoplasm నుండి వస్తాయి. అందుకేనేమో  మొదట అన్నిembryo లు అమ్మాయిలుగా ఉండి తరువాత వచ్చిన మగ హార్మోనులని బట్టి అబ్బాయిలుగా మారుతాయి (default is female). ఈ diploid విభజనతో వచ్చే మొదటి రెండు కణాలకి తమంతట తాము వేరువేరుగా వృద్ది అయ్యే గుణం ఉంటుంది కానీ కణ విభజనలు జరుగుతున్న కొద్దీ ఈ శక్తి తగ్గుతుంది. అందుకే కమల పిల్లలు అందరికీ పుట్టరు. మొదటి కణాలు multiply అయ్యి embryo తయారు అవుతుంది. మొదటి 8 వారాలు దానికి కావలసిన అవయవాలు సృష్టించుకొని fetus గ మారి పెద్దదవుతుంది.

మానవుని సృష్టి ఏ విధంగా జరుగుతుంది తెలుసుకోటానికి చాలామంది పరిశోధనలు చేశారు. అన్ని సంగతులు తెలియక పోయినా ముఖ్య విషయాలు గ్రహించారు. embryo పైన ఉండే కణాలు విభజించుకుని చిట్ట చివరకు(ultimate గ) స్కిన్ తయారు చేస్తాయి. వీటిని ectodermal cells అంటారు. అల్లాగే embryo లోపల ఉన్న కణాలు కడుపు, పెద్ద ప్రేవులు, చిన్న ప్రేవులు మొదలయిన వాటిని తయారు చేస్తాయి. వీటిని endodermal cells అంటారు. దాదాపు embryo పెరగటం మొదలెట్టిన రెండున్నర వారాలకి embryo మధ్యలోకి కొత్త రకం కణాలు, కండరాలు, గుండె మొదలయినవి చెయ్యటానికి వస్తాయి. వీటిని mesoderm cells అంటారు.

దాదాపు మూడు వారాలకి ఈ mesoderm cells ఊరుకోకుండా పైనున్న ectodermal cells ని పురికొల్పి  కొత్త కణాలను తయారు చేయించి (షుమారు 125,00) ఒక flat sheet ను తయారు చేయిస్తాయి. దీనిని neural plate అంటారు. బ్రెయిన్ కు కావలసిన neurons, glial cells ఇక్కడ నుండే తయారు అవుతాయి.

దాదాపు మూడు నాలుగు వారాల మధ్యన ఈ షీట్ లాగా ఉండే  neural plate అంచులు కలుసుకొని ఒక పొడుగాటి గొట్టం లాగా తయారు అవుతుంది. దీనినే neural tube అంటారు. central nervous system అంతా neural tube నుండే తయారు అవుతుంది. ముందు భాగంలో బ్రెయిన్ వస్తుంది. ట్యూబ్ భాగం spinal cord అవుతుంది. neural tube తయ్యారయ్యే టప్పుడు కొన్ని కణాలు మిగిలిపోతాయి. వాటిని neural crest cells అంటారు. ఈ కణముల నుండే peripheral nervous system అంతా తయారు అవుతుంది.

దాదాపు అయిదు ఆరు వారాల మధ్యన neural tube రెండువేపులా మూసుకు పోతుంది. ముందర వేపు మూడు బొడిపెలు(swellings) వస్తాయి. అవే బ్రెయిన్ లో ఉండే మూడు భాగాలు forebrain, midbrain and hindbrain. అవే చిన్న మెదడు, పెద్ద మెదడు అనేవి. ఇంక అవి పెరిగి పెద్దవవుతూ ఉంటాయి. వీటిలోకి కావలసిన న్యురోన్స్, న్యురోన్ ట్యూబ్ దగ్గరనుండి తయారు అయ్యి జారుకుంటూ మధ్యలో ఉన్న న్యురోన్స్ కి హలో చెప్పుకుంటూ గమ్యం చేరి అక్కడ ఇంకొక న్యురోన్ తో synaptic connection పెట్టుకుంటాయి. ఈ విధంగా connection లేక పోతే అవి బతక లేవు. అల్లాగే కొన్ని న్యురోనులు వెతుకుంటూ వెళ్ళి తప్పుడు త్రోవ బట్టి ఎక్కడికో వెళ్తాయి. అవి కూడా బ్రతకవు. glial సెల్ల్స్ ఈ చనిపోయిన న్యురోన్స్ ని బయటకు తీసివేస్తూ ఉంటాయి. మొత్తం మీద 10th  వీక్ కల్లా embryogenesis పూర్తవుతుంది. దాదాపు అన్ని అవయవాలు ఏర్పడుతాయి. ఇంక వాటిని పెద్దవి చేసి మెరుగుపరచటమే మానవ సృష్టిలో మిగిలింది. ఇలా తొమ్మిదో నెలకల్లా బ్రెయిన్ అన్ని neural synaptic connections తోటి తయారవుతుంది.

మనము పుట్టేటప్పుడు 100 billion న్యురోన్స్ ఉన్నయ్యనుకుంటే, పుట్టటానికి 9 నెలలు పడితే, నిమిషానికి 250,000 తయారు చెయ్యాల్సి వస్తుంది. ఈ పని చెయ్యటానికి  శక్తి ఆ తొమ్మిది నెలలు తినే ఆహారాన్నుండి వస్తుంది. అందుకని పౌషికాహారము చాలా ముఖ్యము. embryo ఆరోగ్య వంతంగా పెరగటానికి folic acid చాలా ముఖ్య మని తేలింది.ఇది కూడా ప్రెగ్నెన్సీ మొదటి  మూడు వారాలలో అవసరము అవుతుంది. అందుకని ప్రెగ్నెన్సీ కోసం చూసే వాళ్ళు B Complex tablets తీసుకొనుట మంచిది. వీటిలో folic acid ఉంటుంది. త్రాగుడూ, సిగరెట్లు మానెయ్యటం చాలా మంచిది. మనస్సుని మంచి ఆలోచనలతోటి సంతోషంగా ఉంచుకోవటం కూడా చాలా మంచిది.

ప్రెగ్నెన్సీ లో మొదటి మూడు నెలలు బ్రెయిన్ తయారయ్యేటప్పుడు చాలా క్రిటికల్ అని తెలుసుకున్నాము కదా అందుకని ఈ క్రింద చూపిన జాగార్తలలో ఉండటం చాలా మంచిది.
During this critical period (most of the first trimester), the developing embryo is also susceptible to toxic exposures, such as:

Alcohol, certain drugs, and other toxins that cause birth defects, such as Fetal alcohol syndrome
Infection (such as rubella or cytomegalovirus)
Radiation from x-rays or radiation therapy
Nutritional deficiencies such as lack of folate which contributes to Spina bifida


చివరి మాట: బ్రెయిన్ తయారు అవటం అనేది చాలా సున్నిత మైన పని. ఆ తయారయిన బ్రెయిన్ ను మన పిల్లలు వారి జీవితాంతము ఉపయోగించుకుంటారు. వాళ్ళ నడవడికలు దీని మీదే ఆధారపడేది. అందుకని మనకు తెలిసిన జాగర్తలు తీసికొనుట మంచిది. ఈ వ్యాసములోని సంగతులు చాలా పుస్తకాల్లో నుండి గ్రహించినవి. నేను ఇచ్చిన ఇంగ్లీషు పదములు వాడి గూగులమ్మని అడిగితే ఆ విషయాలన్నీ చెబుతుంది. ఈ క్రింది రెఫెరెన్సు చాలా బాగుంటుంది.

1. Embryological Development of the Human Brain by Arnold B. Scheibel, MD



2. వీలయితే నా ఇంకొక బ్లాగ్ కూడా చూడండి.
http://brainbooks303.blogspot.com/

60 ఓ బుల్లి కథ 48 ---- మన బ్రెయిన్ లో ఏముంటాయి ?

ముందు మాట:  మన బ్రెయిన్(Brain) ఎల్లా పనిచేస్తుందో అవగాహన కల్పించటానికి కొన్ని వ్యాసాలూ వ్రాయాలని నా ఈ చిన్న ప్రయత్నం లో ఈ పోస్ట్ ఒక భాగం. ఆ వ్యాసాలలో ఉదాహరించబోయే కొన్ని పదములను ఈ పోస్ట్ లో అందరికీ అర్ధమయ్యేలా చెప్పటానికి ప్రయత్నిస్తాను. ఇంగ్లీషు పదాలని తెలుగులో అనువదించే ప్రయత్నం చెయ్యకుండా తెలుగులో వ్రాస్తాను. ఇంకా ఎక్కువ తెలుసు కుందా మనుకునే వారికి ఆ పదములతో గూగులమ్మని అడగటానికి వీలుగా ఉంటుంది.

1. Neuron: మన శరీరం లో ఉండే ఎర్ర కణములు, తెల్ల కణములు లాగా బ్రెయిన్ లో ఉండే  కణములను న్యురోన్లు అంటారు. వీటి ప్రత్యేకత సమాచారాన్ని తీసుకుని ఇంకొక చోట అందించటం. అందుకని సమాచారం తీసుకోటానికి వీటిమీద వేళ్ళు లాగా ఉంటాయి. వీటిని dendrites అంటారు. అలాగే సమాచారం బయటికి పంపటానికి తోక లాగ ఒకటుంటుంది. దానిని Axon అంటారు. ఈ Axon bundles నే మనము Nerves అంటాము.

న్యురోన్ దాదాపు మన చెయ్యి లాగా ఉంటుందనుకోవచ్చు. చేతి వేళ్ళు dendrites, చెయ్యి Axon. ఈ న్యురోన్లు మనము పుట్టినప్పుడే 100 బిలియన్లు ఉంటాయి. జీవిత కాలంలో ఈ సంఖ్య తగ్గటమే కానీ హెచ్చట మంటూ ఉండదు. Brain లో ఇవన్నీ గుంపులు గుంపులుగా (clusters) ఉండి నిర్ణీత పనులు చేస్తాయి. ఉదా: ఒక గుంపు కళ్ళు దగ్గరనుండి వచ్చే సంకేతాలు process చేస్తుంది.

2. Synapse: ఒక న్యురోన్ ఇంకొక న్యురోన్ తో మాట్లాడాలంటే దాని దగ్గరకు వెళ్లి ఆగుతుంది అంతే కానీ physical గ contact ఉండదు. ఈ రెండు న్యురోన్స్ మధ్య ఉన్న సందుని Synapse అంటారు. సంకేతాలు ఒక చోటు నుండి ఇంకొక చోటు కెళ్ళాలంటే న్యురోనులు dendrites ద్వారా సంకేతాలు తీసుకుని Axon ద్వారా బయటికి పంపిస్తాయి. Axon లో నుండి వచ్చిన సంకేతాలు Synapse గ్యాప్ దగ్గర chemical messengers గ మారి ఈదుకుంటూ అవతల న్యురోన్  dendrites దగ్గరకి వెళ్తాయి. అక్కడ మళ్ళా electrical pulses గ మారి గమ్యం చేరేవరకు ప్రయాణం కొనసాగిస్తాయి.సంకేతాలు ఈ విధంగా electrical pulses గానూ chemical pulses గానూ మారుతూ గమ్యం చేరుకుంటాయి. ఈ chemical messengers ని neurotransmitters అంటారు. ఒక న్యురోన్ కి దాదాపు 1,000 నుండి 10,000 వేల దాకా synapses ఉండవచ్చు. అంటే అన్ని వేపులకి సంకేతాలు పంపవచ్చు అన్నమాట.

3. Neurotransmitters: Synaptic gap లో పని చేసే ఈ chemical messengers పనల్లా సంకేతాల్ని ఒక న్యురోన్ నుండి ఇంకొక న్యురోన్ కి చేర వెయ్యటం. ఇవి ఇప్పుడు 27 దాకా ఉన్నాయి. ఇంకా కొత్త neurotransmitters ని కనుక్కుంటూనే ఉన్నారు. మనకొచ్చే కొన్ని జబ్బులు ఇవి సరీగ్గా పని చెయ్యక పోవటం మూలాన అని కనుగొన్నారు. మచ్చుకి కొన్నిneurotransmitters :  Glutamate, Acetylcholine, Dopamine, Norepinephrine, Serotonin మొదలయినవి. ఇవి ఎంత ముఖ్యమో ఒక ఉదాహరణ: మనము కాళ్ళ వేళ్ళు కదిలించాలను కున్నాము. ఆ సంకేతం బ్రెయిన్ నుండి కాళ్ళ వేళ్ళ కండరాలకి neurotransmitters ద్వారా రావాలి. ఎక్కడయినా అవి సరీగ్గా లేకపోతే మనము వేళ్ళని కదిలించలేము.

4. Glial cells: "Glial" అంటే glue అని అర్ధం. వీటిలో చాలా రకాలు ఉన్నాయి. బ్రెయిన్ లో 90% వరకూ ఈ కణములు ఉంటాయి. ఈ కణాలు న్యురోన్స్ కి సపోర్ట్ గ పని చేస్తయ్యి. వీటిల్లో వివిధ రకాల పనులు చేసేవి ఉన్నాయి.

ఉదా: 1. myelin అనే insulator లాంటి పదార్ధాన్ని తయారుచేసి  సంకేతాలు వెళ్ళే దోవని(Axon) insulate చెయ్యటం. మన electrical wires మీద insulation లాగా.

 2. చనిపోయిన న్యురోన్స్ అవ్వీ ఉంటే వాటిని బయటికి తీసివెయ్యటం. మొదలయినవి.

5. Stem Cells: ప్రెగ్నెన్సీ మొదటి రోజుల్లో "Embrionic Stem Cells" అనే కణాలు ఉద్భవిస్తాయి. ఇవి వాటి పరిసరాలను బట్టి వివిధ రకాల కణజాలములు గా రూపాంతరము చెందుతాయి. మొదట బ్రెయిన్ లో పనిచెయ్యటానికి తయారయ్యే న్యురోన్స్ ఈ "Embrionic Stem Cells" నుండి వచ్చినవే.

6. Brain Plasticity: ఒక పని చేసే న్యురోన్స్ దెబ్బతిని ఆ పని చెయ్యలేకపోతే, మిగతా న్యురోన్స్ ఆ పనిని చెయ్యటానికి ప్రయత్నిస్తాయి. దీన్ని Brain Plasticity అంటారు. ఉదా: Stroke వచ్చిన వాళ్ళకి కొన్ని అవయవాలు పని చెయ్యకపోతే, Physical Therapy తో కొంతవరకు సరిచేస్తారు. అంటే Physical Therapy తో చెడిపోయిన న్యురోన్స్ పనిని వేరే న్యురోన్స్ కి నేర్పి పనిచేయిస్తున్నారన్న మాట.

చివరి మాట: "బ్రెయిన్ ఎల్లా పనిచేస్తుంది" తెలుసుకోటానికి చాలా మంది పరిశోధకులు ఇంకా పనిచేస్తున్నారు. కొత్త కొత్తవి కనుక్కుంటే ముందు ముందు వాటిని కూడా ఇక్కడ ఉంచటానికి ప్రయత్నిస్తాను.