न्यूरोसाइंटिस्ट्स ने लंबे समय से माना है कि न्यूरॉन्स लालची, भूखी इकाइयां हैं जो अधिक सक्रिय होने पर अधिक ऊर्जा की मांग करती हैं, और परिसंचरण तंत्र उनकी गतिविधि के लिए उनकी जरूरत के अनुसार आवश्यक रक्त प्रदान करके अनुपालन करता है।
दरअसल, जैसे-जैसे किसी कार्य के जवाब में न्यूरोनल गतिविधि बढ़ती है, मस्तिष्क के उस हिस्से में रक्त का प्रवाह ऊर्जा के उपयोग की दर से भी अधिक बढ़ जाता है, जिससे अधिशेष हो जाता है।
यह वृद्धि सामान्य कार्यात्मक इमेजिंग तकनीक का आधार है जो मस्तिष्क गतिविधि के रंगीन मानचित्र बनाती है।

वैज्ञानिक रक्त प्रवाह और ऊर्जा की मांग में इस स्पष्ट बेमेल की व्याख्या यह दिखाने के लिए करते थे कि मस्तिष्क को रक्त की आपूर्ति में कोई कमी नहीं है।
एक गैर-सीमित आपूर्ति का विचार इस अवलोकन पर आधारित था कि मस्तिष्क के प्रत्येक भाग को वितरित ऑक्सीजन का लगभग 40 प्रतिशत ही उपयोग किया जाता है – और यह प्रतिशत वास्तव में कम हो जाता है जब मस्तिष्क के हिस्से अधिक सक्रिय हो जाते हैं।
ऐसा प्रतीत होता है कि मस्तिष्क ने रक्त प्रवाह में जरूरत से ज्यादा वृद्धि की इस प्रवृति का विकास यह सुनिश्चित करने के लिए किया कि उसे हर समय पर्याप्त ऑक्सीजन वितरण सुनिश्चित हो सके।

लेकिन क्या मस्तिष्क में रक्त वितरण वास्तव में मांग आधारित प्रणाली का समर्थन करता है?
एक न्यूरोसाइंटिस्ट के रूप में, मैंने पहले दिमाग के बारे में सबसे बुनियादी तथ्यों के बारे में कई अन्य धारणाओं की जांच की थी और पाया कि वे सही नहीं थे।
कुछ की बात करें तो: मानव मस्तिष्क में 100 अरब न्यूरॉन्स नहीं होते हैं, हालांकि उनके पास किसी भी प्रजाति के सबसे कॉर्टिकल न्यूरॉन्स होते हैं; सेरेब्रल कॉर्टेक्स के तह की डिग्री इंगित नहीं करती है कि कितने न्यूरॉन्स मौजूद हैं; और वह बड़े जानवर नहीं होते हैं जो लंबे समय तक जीवित रहते हैं, बल्कि वह होते हैं, जिनके कोर्टेक्स में अधिक न्यूरॉन्स होते हैं।

मेरा मानना ​​​​है कि यह पता लगाना कि मस्तिष्क को रक्त की आपूर्ति क्या निर्धारित करती है, यह समझने के लिए आवश्यक है कि दिमाग स्वास्थ्य और बीमारी में कैसे काम करता है।
यह ऐसा है जैसे शहरों को यह पता लगाने की आवश्यकता है कि वर्तमान विद्युत ग्रिड भविष्य की जनसंख्या वृद्धि का समर्थन करने के लिए पर्याप्त होगा या नहीं। दिमाग, शहरों की तरह, तभी काम करते हैं जब उनके पास पर्याप्त ऊर्जा की आपूर्ति हो।
राजमार्ग या नदियों के रूप में संसाधन
लेकिन मैं कैसे परीक्षण कर सकता हूं कि मस्तिष्क में रक्त प्रवाह वास्तव में मांग आधारित है या नहीं?

मेरे फ्रीजर संरक्षित, मृत दिमाग से भरे हुए थे। आप उस मस्तिष्क में ऊर्जा उपयोग का अध्ययन कैसे करेंगे, जो अब ऊर्जा का उपयोग नहीं कर रहा है?
सौभाग्य से, मस्तिष्क उन धमनियों के पैटर्न के माध्यम से अपनी ऊर्जा के उपयोग के निशान पीछे छोड़ देता है जो उसे रक्त वितरित करती हैं। मुझे लगा कि मैं केशिकाओं के घनत्व को देख सकता हूं – पतली, एक-कोशिका-चौड़ी वाहिकाएं जो मस्तिष्क और रक्त के बीच गैसों, ग्लूकोज और मेटाबोलाइट्स को स्थानांतरित करती हैं।
ये केशिका नेटवर्क मेरे फ्रीजर के दिमागों में संरक्षित रहेंगे।

मांग आधारित मस्तिष्क की तुलना सड़क व्यवस्था से की जानी चाहिए।
यदि धमनियां और नसें प्रमुख राजमार्ग हैं जो मस्तिष्क के विशिष्ट भागों के शहर में माल ले जाती हैं, तो केशिकाएं पड़ोस की सड़कों के समान होती हैं जो वास्तव में अपने अंतिम उपयोगकर्ताओं को सामान पहुंचाती हैं: व्यक्तिगत न्यूरॉन्स और उनके साथ काम करने वाली कोशिकाएं।
सड़कों और राजमार्गों को मांग पर बनाया गया है, और एक रोड मैप दिखाता है कि मांग-आधारित प्रणाली कैसी दिखती है: सड़कें अक्सर देश के उन हिस्सों में केंद्रित होती हैं जहां अधिक लोग होते हैं।

इसके विपरीत, एक आपूर्ति-सीमित मस्तिष्क को किसी देश के नदी तल की तरह दिखना चाहिए, जो इस बात की परवाह नहीं कर सकता कि लोग कहाँ स्थित हैं। पानी जहां कहीं बह सकता है बह जाएगा, और शहरों को बस समायोजित करना होगा और वे जो प्राप्त कर सकते हैं, उसके साथ करना होगा।
संभावना है, शहर मुख्य धमनियों के आसपास के क्षेत्र में बनेंगे – लेकिन प्रमुख, उद्देश्यपूर्ण रीमॉडेलिंग के अभाव में, उनकी वृद्धि और गतिविधियां इस बात को लेकर सीमित होंगी कि कितना पानी उपलब्ध है।

क्या मुझे पता चलेगा कि केशिकाएं मस्तिष्क के कुछ हिस्सों में अधिक न्यूरॉन्स के साथ केंद्रित हैं और माना जाता है कि अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है, जैसे सड़कों और राजमार्गों को मांग-आधारित तरीके से बनाया गया है?
या क्या मुझे पता चलेगा कि वे खाड़ियों और धाराओं की तरह अधिक हैं जो उस भूमि को भेदते हैं, जिसे भेद सकते हैं, इस बात से बेखबर कि सबसे अधिक लोग कहां हैं, जहां आपूर्ति की जरूरत है।
मैंने जो पाया वह बाद के लिए स्पष्ट सबूत था।

चूहों और कंतक दोनों के लिए, केशिका घनत्व मस्तिष्क की मात्रा का 2 प्रतिशत से 4 प्रतिशत तक होता है, भले ही उसमें कितने न्यूरॉन्स या सिनैप्स मौजूद हों।
रक्त मस्तिष्क में बहता है जैसे पानी नदियों में बहता है: जहाँ यह बह सकता है, वहाँ नहीं जहाँ इसकी आवश्यकता है।
यदि रक्त आवश्यकता की परवाह किए बिना बहता है, तो इसका अर्थ है कि मस्तिष्क वास्तव में रक्त की आपूर्ति के अनुरूप उसका उपयोग करता है।

मस्तिष्क को आपूर्ति की गई ऑक्सीजन का केवल 40 प्रतिशत ही वास्तव में उपयोग हो पाता है, इसका कारण यह है कि यह अधिकतम मात्रा है जिसका आदान-प्रदान रक्त प्रवाह के रूप में किया जा सकता है।
स्थानीय धमनियां न्यूरॉन्स को अधिक रक्त पहुंचा सकती हैं यदि वे थोड़ा अधिक ऑक्सीजन का उपयोग करना शुरू करते हैं, लेकिन यह रक्त को मस्तिष्क के अन्य भागों से दूर करने की कीमत पर आता है।
दूर से, मस्तिष्क में ऊर्जा का उपयोग मांग-आधारित लग सकता है – लेकिन यह वास्तव में आपूर्ति आधारित है।

रक्त की आपूर्ति मस्तिष्क की गतिविधि को प्रभावित करती है
तो इसमें से कोई क्यों मायने रखता है?
हमारे निष्कर्ष इस बात के लिए एक संभावित स्पष्टीकरण प्रदान करते हैं कि मस्तिष्क वास्तव में मल्टीटास्क क्यों नहीं कर सकता।
क्योंकि पूरे मस्तिष्क में रक्त प्रवाह को कड़ाई से नियंत्रित किया जाता है और गतिविधियों के बीच वैकल्पिक रूप से पूरे दिन अनिवार्य रूप से स्थिर रहता है, हमारे शोध से पता चलता है कि मस्तिष्क का कोई भी हिस्सा जो गतिविधि में वृद्धि का अनुभव करता है वहां मस्तिष्क के अन्य भागों से रक्त प्रवाह को मोड़कर केवल थोड़ा अधिक रक्त पहुंचाया जा सकता है।

इस प्रकार, एक ही समय में दो काम करने में असमर्थता की उत्पत्ति मस्तिष्क में रक्त प्रवाह में सीमित आपूर्ति की वजह से हो सकती है।
यह सुनिश्चित करने के लिए कि आपके मस्तिष्क के न्यूरॉन्स बुढ़ापे में स्वस्थ रहें, उन केशिकाओं की देखभाल करना जो उन्हें रक्त की आपूर्ति करती हैं, एक अच्छा उपाय हो सकता है।
अच्छी खबर यह है कि ऐसा करने के दो सिद्ध तरीके हैं: एक स्वस्थ आहार और व्यायाम, जो कभी भी शुरू किए जा सकते हैं।