स्वच्छतागृहाकडे पोचण्यापूर्वी मूत्रावरोधामुळे आपल्या ओटीपोटाच्या खालील भागात होणारी अस्वस्थता आपण सर्वांनीच अनुभवली असेल. आपल्यापैकी बरेच जण स्वच्छतागृहापर्यंत पोहोचेस्तोवर मूत्र रोखून ठेऊ शकतात. परंतु मूत्रमार्गात अडचणी असलेल्या किंवा मूत्राशयातून होणारी लघवी रोखण्यासाठी असमर्थ असणाऱ्या लोकांना गंभीर सामाजिक आणि स्वच्छतेच्या समस्यांचा सामना करावा लागतो. ही स्थिती मूत्रमार्गाचा जंतुसंसर्ग, मूतखडे किंवा मज्जातंतूतील (न्यूरोलॉजिकल) विकार यामुळे उद्भवू शकते. भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई (आयआयटी बॉम्बे) आणि युनिव्हर्सिटी ऑफ बर्मिंघम, युके येथील संशोधकांनी नुकत्याच केलेल्या अभ्यासामुळे, मूत्रमार्गाचे असंतुलन असणाऱ्या लोकांच्या अडचणी समजून घेण्यास मदत होईल.
मूत्राशयाच्या आवरणात असणारा डिट्रूसर स्नायू मूत्र साठवणे आणि सोडणे या क्रिया नियंत्रित करतो. मूत्रमार्गातील असंतुलन या स्नायूच्या अचानक आकुंचनामुळे होते. ‘पीएलओएस वन’ या कालिका मध्ये प्रकाशित केलेल्या या अभ्यासात, संशोधकांनी स्नायूंच्या आकुंचनांवर नियंत्रण ठेवणारी विद्युत यंत्रणा समजून घेण्याचा प्रयत्न केला आहे. त्यांनी मूत्राशयाच्या क्रियांचे व स्थितीचे पेशी स्तरावर अनुकरण करणारे एक संगणकीय मॉडेल (नमुना) तयार केला आहे.
पेशी आवरणाच्या आत व बाहेर असलेल्या विद्युतभारित कणांमुळे (आयन), आवरणाच्या दोन्ही भागातील विदयुतभारात फरक आढळतो. विदयुत प्रवाह, किंवा पेशींच्या पृष्ठभागातील चेतातंतूपाशी रासायनिक घटक पोचल्यामुळे जेव्हा पेशीला संकेत मिळतो, तेव्हा पेशींच्या आवरणातील वाहिन्यांतून विद्युतभारित कणांची (आयन) अदला बदल होते आणि विदयुतभारात फरक होतो. पेशी आवारणातील वाहिन्या या सांकेतिक प्रवाह आणि विद्युतभारित कणांच्या प्रकारानुसार त्यांच्या अदला बदलीवर नियंत्रण ठेवतात. म्हणजेच स्नायूंच्या आकुंचन आणि प्रसरणाची क्रिया विद्युतभारित कणांच्या (आयन) विनिमयावर अवलंबून आहे.
वाहिन्यांची उघडझाप आणि विद्युतभारित कणांचा विनिमय या किल्ष्ट प्रक्रियांमुळें, उंदरांसारखे जैविक मॉडेल वापरून मूत्राशयाचे आकुंचन अभ्यासणे आव्हानात्मक आहे. सर्व विद्युतभारित कणांची (आयन) घनता आणि वाहिन्यांची उघडझाप नियंत्रित करणे आणि त्याचे मूल्यमापन करणे कठीण आहे. एका वेळी एकाच प्रकारच्या विद्युतभारित कणांचा आणि वाहिन्यांचा अभ्यास करणे शक्य आहे, पण अनेक प्रकारच्या कणांचा आणि वाहिन्यांचा अभ्यास करणे शक्य होत नाही. यावेळी संगणकाच्या सहाय्याने कुशलतेने बनवलेले विस्तृत आणि सांकेतिक मॉडेल उपयोगी ठरते, की ज्यामुळे संशोधक प्रयोगशाळेत न जाता सुद्धा किल्ष्ट जैविक घटकांचा आणि प्रक्रियांचा तपशीलवार अभ्यास करू शकतात.
असे संगणकीय मॉडेल बनवणे आव्हानात्मक असते. डिट्रूसर स्नायूचे आधीचे मॉडेल हे प्राथमिक स्वरूपाचे आहे आणि त्यात विशिष्ट ऊतकांच्या विद्युतभारित कण वाहिन्यांच्या प्रायोगिक माहितीचा अभाव आहे. संशोधकांना प्रत्येक विद्युतभारित कण वाहिन्यांची प्रायोगिक माहिती गोळा करून आणि त्यांच्या गुणधर्मांचे अचूक नियमन करून शरीरशास्त्राच्या दृष्ट्रीने अचूक मॉडेलची निर्मिती करावी लागली.
“आमच्या मॉडेलचे सर्वात महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे ते आधीच्या मॉडेलपेक्षा शरीरशास्त्राच्या दृष्ट्रीने अधिक वास्तववादी आणि जीवशात्रीयदृष्ट्या सुस्पष्ट आहे. याव्यतिरिक्त, पूर्वीच्या मॉडेल्समध्ये विद्युतभारित कण वाहिन्यांच्या गुणधर्मांना प्रायोगिक माहितीच्या आधारे प्रमाणित केले नव्हते," असे भारतीय तंत्रज्ञान संस्था मुंबई (आयआयटी बॉम्बे) येथील प्राध्यापक रोहीत मनचंदा या मॉडेलच्या श्रेष्ठतेबद्दल बोलताना म्हणाले.
सध्याचे संगणकीय मॉडेल हे उंदराच्या डिट्रूसर स्नायूंसाठी बनवले असले तरी ते मानवी स्नायूंसाठी वापरण्यायोग्य करता येईल अशी संशोधकांना आशा आहे.
"मानव आणि उंदराच्या मूत्राशयातील स्मूथ स्नायू पेशींमध्ये घडणाऱ्या विदयुत प्रक्रिया सारख्या असतात. म्हणूनच आमचे मॉडेल मानवी डिट्रूसर स्मूथ स्नायूपेशींच्या विद्युत गुणधर्मांच्या मूलभूत जैवभौतिक प्रक्रीया उलगडण्यास आणि मूत्रविकाराच्या आजाराचे मूळ व उपचार शोधण्यास मदत करेल" असे प्राध्यापक मनचंदा म्हणाले.
स्नायूंमध्ये संकेत प्रसाराचा अधिक चांगला अभ्यास करण्यासाठी संशोधकांना बहुपेशीय त्रिमितीविदयुत जाळे (मल्टिसेल्युलर 3-डी इलेक्ट्रिकल नेटवर्क) मॉडेल विकसित करण्याची आशा आहे. हे मॉडेल आणि त्याची प्रगत आवृत्ती मूत्राशयाचे कार्य अधिक चांगल्या प्रकारे समजून घेण्यास आणि त्याच्या आजारांवरील उपचारा संदर्भातील प्रश्नांची उत्तरे शोधण्यास मदत करेल.