- ફયુચર સાયન્સ-કે.આર.ચૌધરી
ક લ્પના કરો, તમે ખૂબ જ નીચો અવાજ સાંભળી શકો છો. નરમ ગાલીચા પર પીન પડે તેનો અવાજ, દૂરના ઝાડના પાંદડાની સરસરાહટ કે રાત્રે રજૂ થતા તમરાના અવાજ, આ બધું સ્પષ્ટ સાંભળી શકો છો. આ અવાજો સાંભળવા માટે, તમારા કાનમાં થતી હલચલ એટલી નાની હોય છેકે તેનું માપ હાઇડ્રોજન અણુના વ્યાસ કરતાં પણ નાનું હોય છે. આમ છતાં આપણે આવા એકદમ ઝીણા અવાજ જ કેવી રીતે સાંભળી શકીએ છીએ? આ એક ભૌતિક રહસ્ય છે. આ પ્રશ્નનો ઉકેલ લાવવો વિજ્ઞાનીઓ માટે મોટો પડકાર હતો. મનુષ્યની સાંભળવાની ક્ષમતા અને કાનની રચનાના રહસ્યને ઉકેલવા માટે એક વિજ્ઞાની કટિબદ્ધ બની ચૂક્યા હતા. અવાજની દુનિયાના અનેક રહસ્ય ખોલનાર આવા પ્રતિભાશાળી વિજ્ઞાનીનું તાજેતરમાં જ અવસાન થયું છે. ન્યુરો સાયન્ટિસ્ટ તરીકે ખ્યાતનામ આ વિજ્ઞાની એટલે એ. જેમ્સ હુડસ્પેથ (છ. વચસીજ લ્લેગજૅીાર) અવાજની દુનિયાને મગજની ભાષામાં ફેરવવામાં ન્યુરોસાયન્ટિસ્ટ એ. જેમ્સ હુડસ્પેથનું યોગદાન અનોખું છે. આ વાર્તા એક સાદા પ્રશ્નથી તેમના સંશોધનની શરૂ થઈ હતી : આ પ્રશ્નનો ઉત્તર મેળવવા માટે, તેમણે જે વૈજ્ઞાનિક માર્ગ ઉપર સફર ખેડી હતી, તેણે આધુનિક વિજ્ઞાન અને તબીબી શામાં નવા આયામ ઉમેરી આપ્યા છે. કોણ હતા : એ. જેમ્સ હુડસ્પેથ ? તેમનું સંશોધન કાર્ય શા માટે નોંધપાત્ર ગણાય છે?
હુડસ્પેથનું જીવન
૧૯૪૫માં જન્મેલા, તેઓ નાનપણથી બહુમુખી હતા. હુડસ્પેથનો જન્મ ટેક્સાસ, યુએસએમાં થયો હતો. તેમણે બેયલર કોલેજ ઓફ મેડિસિનમાં ન્યુરોફિઝિયોલોજિસ્ટ પીટર કેલવેની લેબમાં ટેકનિશિયન તરીકે કામ શરૂ કર્યું, જ્યાં તેમણે મગજના ટુકડાઓની પ્રક્રિયા, અને પ્રાણીઓના પ્રયોગોમાં મદદ કરી. પણ જેમ્સ હુડસ્પેથની વિજ્ઞાન સફર સરળ નો'તી. તેમણે ૧૯૬૭માં 'હાર્વર્ડ યુનિવસટી'માંથી બાયોફિઝિક્સની ડિગ્રી મેળવી. ત્યારબાદ 'ઓક્સફર્ડ યુનિવર્સિટી'માં 'રોડ્સ સ્કોલરશિપ' હેઠળ ન્યુરોબાયોલોજીમાં ડોક્ટરેટ કર્યું હતું. ૧૯૭૪માં 'હાર્વર્ડ મેડિકલ સ્કૂલ'માંથી એમડી ડિગ્રી મેળવી ત્યારે તેમની સામે બે રસ્તા ખુલ્લા હતા. ડોક્ટર બનીને પ્રેક્ટિસ કરવી કે પછી એક વિજ્ઞાની તરીકે સંશોધન કરવું?. સંશોધનને નક્કર સ્વરૂપ આપવા માટે તેમણે પોતાની એક અલગ ભૌતિક પ્રયોગશાળા પણ તૈયાર કરી. જૈવિક રીતે કાન કેવી રીતે કામ કરે છે? તેની સાથે સાથે આ પ્રક્રિયામાં જોડાયેલા ભૌતિક શાસ્ત્રના નિયમો એટલે કે નાના બળો અને અણુઓ સાથે, કાન કેવી રીતે કામ કરે છે? આ સવાલ તેમના માટે એક કોયડો બની ગયા હતા. હુડસ્પેથ માત્ર એક એનાલિસ્ટ વિજ્ઞાની નહોતા. તેઓ પાસે ભૌતિકશાસ્ત્રીનું મગજ, સર્જનની ચોકસાઈ અને જાસૂસની જિજ્ઞાસા હતી. તેમણે બુલફ્રોગના હેર સેલ્સ પર પ્રયોગો કર્યો હતા કારણ કે આ કોષો સરળતાથી મળતા હતા. તેમની જિજ્ઞાસાએ તેમને 'કવલી પ્રાઇઝ ઇન ન્યુરોસાયન્સ', 'કેનેડા ગેર્ડનર એવૉર્ડ' અને 'નેશનલ એકેડેમી ઓફ સાયન્સ'માં સભ્યપદ જેવા પુરસ્કારો અપાવ્યા હતા. તેમણે 'યુનિવર્સિટી ઓફ ટેક્સાસ સાઉથવેસ્ટર્ન મેડિકલ સેન્ટર'માં લાંબા સમય સુધી કામ કર્યું હતું. ૨૦૧૯થી તેઓ 'રોકફેલર યુનિવર્સિટી'માં એફ.એમ. કિર્બી પ્રોફેસર તરીકે સેવા આપતા હતા. તેમના મૃત્યુ સમયે, હુડસ્પેથ હેર સેલ રિજનરેશન દ્વારા સુનવણી પુન:સ્થાપિત કરવાની નવી પદ્ધતિઓ પર કામ કરી રહ્યા હતા. સસ્તન પ્રાણીઓના કોચલિયાને શરીરની બહાર જીવંત રાખવાની પ્રથમ પદ્ધતિ દર્શાવવામાં આવી હતી. જે કોચલિયાના જીવંત બાયોમિકેનિક્સનો અભ્યાસ કરવા માટે ભવિષ્યના સંશોધકોને અભૂતપૂર્વ તક પૂરી પાડશે.
કોકટેલ પાર્ટી ઇફેક્ટનું રહસ્ય
હુડસ્પેથએ અવલોકનો દરમિયાન નોંધ્યું છેકે હેર બંડલ પોતે નાના કંપનો બનાવે છે. તે બાહ્ય રીતે કોઈ ધક્કો આપે તેની રાહ નથી જોતું. જ્યારે અવાજના તરંગો આવે છે ત્યારે, તે વાળને વાળી દે છે. જેના કારણે હેર સેલમાં ચોક્કસ પ્રકારની ઊર્જાનો ઉમેરો થાય છે. જે 'કોચલિયા'નાં પ્રવાહીના દબાવવાની પ્રક્રિયાને રોકે છે. આ પ્રક્રિયામાં અવાજના તરંગો મોટા થાય છે. જેને એમ્પ્લીફિકેશન કહે છે. આ એમ્પ્લીફિકેશન ૧૦૦થી ૧૦૦૦ ગણું મોટું હોય છે. આ જે માયોસિન જેવા પ્રોટીન્સ સ્ટીરીઓસિલિયા ને જોડતા ટિપ લિંક્સની તણાવ પ્રક્રિયાને નિયંત્રિત કરે છે. 'કોચલિયા' એક શાનદાર ફ્રીક્વન્સી વિશ્લેષક તરીકે કામ કરે છે. જે ઘોંઘાટ વચ્ચે પણ ચોક્કસ અવાજને શોધી કાઢે છે. દરેક ભાગ પોતાની ફ્રીક્વન્સીને મોટી કરે છે. અને બીજાને દબાવે છે. આથી 'પ્લેસ કોડ'બને છે, જે દરેક ફ્રીક્વન્સીને અલગ વિસ્તાર આપે છે. જેને વિજ્ઞાનીઓ સાંભળવા માટેની સક્રિય પ્રક્રિયા તરીકે ઓળખે છે. આ 'સક્રિય પ્રક્રિયા' ચોક્કસ અવાજને મોટો અને સ્પષ્ટ બનાવે છે. આનાથી આપણે દિવાળીના મેળાની ભીડમાંથી, કોઈ એક વ્યક્તિનો અવાજ સાંભળી શકીએ. જેને વિજ્ઞાન જગતમાં 'કોકટેલ પાર્ટી ઇફેક્ટ' કહેવાય છે. આ પ્રક્રિયા સમજવામાં અને તે મુજબ કાર્ય કરવામાં, આધુનિક આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ પણ ગોથા ખાઈ જાય છે. સંશોધનમાં જોવા મળ્યું છે કે 'કોકટેલ પાર્ટી ઇફેક્ટ' પ્રણાલી અદ્ભુત છે. એટલું જ નહીં સાથે સાથે અત્યંત નાજુક પણ છે. હેર સેલ્સના સ્ટીરીઓસિલિયા (જીાીર્િીબૈનૈચ) અને ટિપ લિંક્સ અત્યંત નાજુક હોય છે. દિવાળીના ફટાકડા કે લાઉડસ્પીકરનો મોટો અવાજ, બોમ્બ વિસ્ફોટ નો અવાજ વગેરે તેને તોડી શકે છે. જો એકવાર આ પ્રકારના કોષને નુકસાન થાય કે નાશ પામે તો, મનુષ્ય તેને બનાવી શકતો નથી. જેના કારણે તેને બેહરાશ આવે છે. આ પ્રકારની સમસ્યા રેલવે લોકો શેડમાં કામ કરતા કર્મચારીઓમાં ખાસ જોવા મળે છે. રેલવે એન્જિનની સિસોટીઓ, કામદારને સાંભળવાની ક્ષમતા અને નુકસાન પહોંચાડે છે.
અવાજનો અજાણ્યો રાગ
૧૯૭૦ અને ૮૦ના દાયકામાં, હુડસ્પેથ અને અન્ય વૈજ્ઞાનિકોએ આ રહસ્ય ખોલ્યું. કાન માત્ર માઇક્રોફોન નથી, તે એક જૈવિક એમ્પ્લિફાયર છે. જેનું રહસ્ય હેર સેલ્સમાં રહેલું છે. હુડસ્પેથએ બુલફ્રોગના હેર સેલ્સ પર પ્રયોગો કર્યા. તેમણે પ્રયોગશાળામાં લેસર અને નાના સાધનોનો ઉપયોગ કરીને હેર સેલ્સની હલચલ નિહાળી હતી. શરૂઆતથી ચાલતું આવતું મોડેલ આપણી સાંભળવાની ચોક્કસ પ્રક્રિયા, સંગીતના નોટ્સ (જેમ કે સીઈં અને ડી) વચ્ચેનો તફાવત કે કાનમાંથી નીકળતા નાના અવાજો (ઓટોએકોસ્ટિક ઇમિશન્સ)ને સમજાવી શકતું નહોતું. આ રહસ્યનો એક મોટો ટુકડો ખૂટતો હતો. જીવવિજ્ઞાન અને ભૌતિકશાસ્ત્રને જોડતો અને ખૂટતો મોટો ટુકડો શોધી આપવાનું કામ હુડસ્પેથએ કરી આપ્યું છે. સદીઓથી કાન અને સાંભળવાની પ્રક્રિયા વિશે એક સામાન્ય મોડલ રજુ કરવામાં આવ્યું હતું. અવાજના તરંગો કાનની નલિકામાં જાય છે. તે ઇયરડ્રમને હલાવે છે. જેના કારણે ઇયરડ્રમ ત્રણ નાના હાડકાં (હેમર, એન્વિલ, સ્ટિરપ) પણ હલે છે. આખરે આ હાડકાની ધુ્રજારી, 'કોચલિયા' ના પ્રવાહી ભાગ પર ટકોરા મારે છે. આ ટકોરાથી પ્રવાહીમાં તરંગ પેદા થાય છે. પેદા થયેલા તરંગ બેસિલર મેમ્બ્રેનને હલાવે છે. જે 'કોચલિયા'ની અંદર લંબાઈમાં ફેલાયેલું છે. આ મેમ્બ્રેન પર હેર સેલ્સ હોય છે. જેની ટોચ પર નાના વાળ જેવા સ્ટીરીઓસિલિયા હોય છે. મેમ્બ્રેનની હલચલથી આ વાળ વળે છે. વાળના વળવાથી એક ખાસ પ્રકારની આયન ચેનલ્સ ખુલે છે. જે વિદ્યુત સિગ્નલ બનાવે છે. આ સિગ્નલ મગજ સુધી જાય છે. મગજ તેને અવાજના તરંગો તરીકે ઓળખી લે છે. આ મોડેલમાં કાન એક માઇક્રોફોન જેવું કામ કરે છે. તે યાંત્રિક ઊર્જાને વિદ્યુત ઊર્જામાં ફેરવે છે. પરંતુ આ પ્રક્રિયાને સમજવામાં એક સમસ્યા નડતી હતી. 'કોચલિયા'નું પ્રવાહી ચીકણું સમસ્યાના મૂળમાં કામ કરતું હતું. જે નાના અવાજોના કંપનોને દબાવી દેતું હતું. સામે પક્ષે 'સક્રિય પ્રક્રિયા' જ આપણી સાંભળવાની ક્ષમતાનું સાચું રહસ્ય છે. 'સક્રિય પ્રક્રિયા' શું છે?
નાજુક નોટ્સની નવી આશા
એ. જેમ્સ હુડસ્પેથની કારકિર્દી જિજ્ઞાસા-સંચાલિત વિજ્ઞાનની શક્તિનો પુરાવો છે. એક સમયે એ. જેમ્સ હુડસ્પેથને હાઈસ્કૂલમાંથી ખતરનાક રસાયણો ભેળવવા અને અન્ય ગેરવર્તણૂક બદલ હાઈસ્કૂલમાંથી હાંકી કાઢવામાં આવ્યા હતા. જોકે પાછળથી તેમને અભ્યાસ કરવા માટે પાછો બોલ પાછા બોલાવવામાં આવ્યા હતા. આ ઘટના પછી તેમણે પાછું વળીને જોયું નહોતું. વિજ્ઞાન અને સંશોધન તેમના જીવનનો મુખ્ય મકસદ બની ગયું હતું. હુડસ્પેથનું સંશોધન કાર્ય અત્યંત મહત્વ ધરાવે છે. તેમણે શોધ્યું છે કે ટિપ લિંક્સ કેવી રીતે તૂટે છે? મળેલા જ્ઞાનથી વિજ્ઞાનીઓ હવે હેર સેલ્સને કેવી રીતે બચાવવા કે તેની ખામી દૂર કરવી કે નુકસાન પામેલા હેર સેલ્સને યોગ્ય કરવા માટેની તબીબી સારવાર શોધી રહ્યા છે. હુડસ્પેથનું સંશોધન કાર્ય, નવી દવાઓ બનાવવામાં મદદ કરે છે. આજે હુડસ્પેથના મૂળભૂત સંશોધનની અસર લેબોરેટરીની બહાર દૂર સુધી પહોંચી ચૂકી છે. જે બહેરાશ અને આધુનિક સારવાર અને દવાનો આધાર બની છે.
એ. જેમ્સ હુડસ્પેથે સારું હિયરિંગ એઇડ બનાવવાનો પ્રયાસ કર્યો નહોતો; તેમણે એક કાનનું એક સુંદર રહસ્ય ઉકેલવાનો પ્રયાસ કર્યો હતો. તેમનાં સંશોધનથી એવું જ્ઞાન મળ્યું છે, જે નવી એપ્લિકેશન્સ તરફ દોરી જશે. તેમનો વારસો તેમના પેપર્સ અને પુરસ્કારોમાં જ નથી, પરંતુ તેમણે બનાવેલા વૈશ્વિક સંશોધન ક્ષેત્રમાં છે. તેમણે અનેક વૈજ્ઞાનિકોને માર્ગદર્શન આપ્યું છે. હુડસ્પેથનું અવસાન ૧૬ ઓગસ્ટ, ૨૦૨૫ના રોજ ન્યૂયોર્કના મેનહટનમાં તેમના ઘરે થયું હતું. હુડસ્પેથના મૃત્યુનું ચોક્કસ કારણ જાહેર કરવામાં આવ્યું નથી. હવે એક સવાલ જરૂર થાય કે શું આપણે જીન થેરેપીથી હેર સેલ્સને પુન:જનન કરવાનું શીખી શકીએ? શું આપણે કુદરતી અવાજની સમૃદ્ધિ આપતું કોચલિયર ઇમ્પ્લાન્ટ બનાવી શકીએ? જે બહેરા લોકોને સંગીત, શાસ્ત્રીય રાગની નાજુક નોટ્સ સાંભળવા સક્ષમ બનાવી દે?
