आधुनिक वैज्ञानिक रुझान एक बड़ा और व्यापक प्रयास है, जिसमें दुनिया भर में हजारों प्रयोगशालाएं अपने स्वयं के अत्यधिक विशिष्ट क्षेत्र का अध्ययन बहुत बड़े पैमाने पर कर रही हैं। यह हमारे आसपास की दुनिया की समझ को आगे बढ़ाने के लिए वैज्ञानिक विरासत और सदियों की तकनीकी प्रगति का तार्किक प्रतिच्छेदन है।
रेटिनल न्यूरल कंप्यूटिंग से लेकर स्पेस प्लाज्मा फिजिक्स तक, तेजी से विशिष्ट विषयों पर विशेष ध्यान दिया जाना चाहिए। कौन से वैज्ञानिक क्षेत्र मौजूद हैं और कौन से सबसे अधिक प्रासंगिक हैं?
बायोमेडिकल इंजीनियरिंग और बायोफिज़िक्स
यह अजीब लग सकता है, लेकिन चिकित्सा में कुछ समस्याओं को केवल तकनीक की मदद से हल किया जा सकता है। बायोमेडिकल इंजीनियरिंग एक उभरता हुआ अनुशासन है जो प्रोटीन इंजीनियरिंग, माप प्रणाली, और परमाणुओं और पूरे जीवों के उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल इमेजिंग के रूप में विविध क्षेत्रों में फैला हुआ है। यह इच्छाजीवन विज्ञान के साथ भौतिक ज्ञान का एकीकरण - मानव स्वास्थ्य में प्रगति।
वर्तमान शोध क्षेत्र
अनुसंधान के क्षेत्र शामिल हैं जैसे:
- बायोफोटोनिक्स - प्रतिदीप्ति के साथ कोशिकाओं और ऊतकों के दृश्य के लिए विधियों का विकास। जैविक अणुओं का अध्ययन करने के लिए ऑप्टिकल विधियों का उपयोग किया जाता है।
- हृदय इमेजिंग - हृदय रोग का पता लगाने और इसकी मात्रा निर्धारित करने के तरीके विकसित करना।
- जटिल जैविक प्रणाली - जटिल जैविक प्रणालियों को समझने के लिए नए उपकरणों और गणितीय मॉडल का विकास।
- मैक्रोमोलेक्यूलर असेंबली। बहुघटक परिसरों और आणविक मशीनों के संयोजन सहित मैक्रोमोलेक्यूल्स का अध्ययन।
- इम्यूनोकेमिकल डायग्नोस्टिक्स - रोगों की पहचान के लिए नई तकनीकों का निर्माण, जैसे "प्रयोगशाला अध्ययन"।
- नॉन-इनवेसिव ऑप्टिकल इमेजिंग - ऊतकों और अंगों के आकलन और निगरानी के लिए रीयल-टाइम डायग्नोस्टिक विधियों का विकास।
हाल की प्रगति में कोशिकाओं और जीवों की सूक्ष्म और मैक्रोस्कोपिक दुनिया का पता लगाने के लिए डिज़ाइन किए गए कई उच्च-रिज़ॉल्यूशन ऑप्टिकल इमेजिंग टूल का विकास शामिल है।
सेल बायोलॉजी
एक और महत्वपूर्ण और लगातार विकासशील वैज्ञानिक क्षेत्र कोशिका जीव विज्ञान है। सभी जीवित प्राणी संरचनात्मक और कार्यात्मक इकाइयों से बने हैं। इस प्रकार, सेलुलरकमी कई बीमारियों में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, असामान्य कोशिका वृद्धि के कारण होने वाले कैंसर से लेकर तंत्रिका ऊतक की मृत्यु के परिणामस्वरूप होने वाले न्यूरोडीजेनेरेटिव विकारों में। कई जैविक प्रणालियों में फैले छह प्रमुख क्षेत्र हैं:
- एपोप्टोसिस। प्रत्येक स्वस्थ जीव में, कोशिकाएं क्रमादेशित कोशिका मृत्यु की सावधानीपूर्वक विनियमित प्रक्रिया के माध्यम से मर जाती हैं जिसे एपोप्टोसिस कहा जाता है। यह कई जैविक प्रणालियों के लिए सामान्य है जो तंत्रिका विज्ञान, प्रतिरक्षा विज्ञान, उम्र बढ़ने और विकास, और कैंसर, ऑटोइम्यून और अपक्षयी रोगों जैसे विकृति के लिए मौलिक हैं।
- कोशिका चक्र - कार्य करने वाली छोटी संरचनाएं हमारे पूरे जीवन में सावधानीपूर्वक नियंत्रित तरीके से बढ़ती और विभाजित होती रहती हैं। इस चक्र को नियंत्रित करने वाली आणविक और सेलुलर घटनाएं कई बीमारियों के लिए महत्वपूर्ण हैं जिनमें सामान्य वृद्धि नियमन बाधित होता है।
- ग्लाइकोबायोलॉजी। ग्लाइकान कार्बोहाइड्रेट का जैविक रूप से महत्वपूर्ण वर्ग है। ग्लाइकेन-बाइंडिंग प्रोटीन (लेक्टिन) विशिष्ट संरचनात्मक ग्लाइकान से बंधते हैं और सेल की पहचान, गतिशीलता और विशिष्ट ऊतकों में वापसी, सिग्नलिंग, विभेदन, सेल आसंजन, माइक्रोबियल रोगजनन और प्रतिरक्षाविज्ञानी पहचान में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
- माइटोकॉन्ड्रिया। "पावर हाउस" बिल्डिंग ब्लॉक्स के रूप में जाना जाता है, माइटोकॉन्ड्रिया ऊर्जा कोशिकाओं को जीवित रहने के लिए उपयोग करना चाहिए, मधुमेह से पार्किंसंस की बीमारी से बचने के लिए।
- गतिशीलता - एक सूक्ष्म तंत्रिका कोशिका जो मस्तिष्क में उत्पन्न होती है और अपनी प्रक्रियाओं को रीढ़ की हड्डी के आधार तक फैलाती है, अणुओं को अपने आकार की तुलना में बड़ी दूरी पर ले जाना चाहिए। कोशिकाएं और उनके आंतरिक अणु और अंग कैसे चलते हैं, इसका अध्ययन करने के लिए वैज्ञानिक कई तरह के तरीकों और तरीकों का इस्तेमाल करते हैं।
- प्रोटीन का परिवहन। प्रोटीन नाभिक में बनते हैं और फिर उन्हें अपनी सेलुलर भूमिकाओं को पूरा करने के लिए ठीक से रखा जाना चाहिए। इस प्रकार, प्रोटीन परिवहन सभी सेलुलर प्रणालियों के लिए केंद्रीय है, और इसकी शिथिलता सिस्टिक फाइब्रोसिस से लेकर अल्जाइमर रोग तक की बीमारियों से जुड़ी है।
जीवन का सेलुलर आधार
जीव विज्ञान के आधुनिक युग में जीवन का कोशिकीय आधार स्पष्ट प्रतीत हो सकता है, लेकिन उन्नीसवीं शताब्दी की शुरुआत में पहले सूक्ष्मदर्शी के विकास तक, यह केवल अटकलों का विषय हो सकता है। एक सामान्य मानव कोशिका का आकार किसी भी चीज़ से लगभग पाँच गुना छोटा होता है जिसे हम नग्न आंखों से देख सकते हैं। इसलिए, सेलुलर पैथोफिज़ियोलॉजी सहित संरचनात्मक इकाइयों के आंतरिक कामकाज की हमारी समझ में प्रगति, इस वैज्ञानिक क्षेत्र की प्रौद्योगिकियों में प्रगति के साथ-साथ इमेजिंग और उनका अध्ययन करने के लिए उपलब्ध है।
गुणसूत्रों का जीव विज्ञान
जीनोमिक्स के क्षेत्र में वर्तमान उत्साह के साथ, यह भूलना आसान है कि जीन डीएनए के केवल छोटे हिस्से हैं और क्रोमोसोम नामक बहुत बड़ी संरचनाओं का हिस्सा हैं। उत्तरार्द्ध हिस्टोन नामक प्रोटीन के चारों ओर लिपटे डीएनए के क्रोमैटिन-जटिल किस्में से बने होते हैं, औरअब जीव कैसे विकसित होते हैं, कार्य करते हैं और स्वस्थ रहते हैं, यह निर्धारित करने में समान रूप से महत्वपूर्ण भूमिका निभाने के लिए जाने जाते हैं।
एपिजेनेटिक्स, शाब्दिक रूप से "आनुवांशिकी से ऊपर", वह विज्ञान है जो हमारे डीएनए के स्तर पर होने वाले जीनोम से परे पर्यावरणीय परिवर्तनों का अध्ययन करता है। जीन गतिविधि में इन उतार-चढ़ाव में उनके आसपास के तत्वों में संशोधन शामिल हैं, जैसे कि हिस्टोन प्रोटीन, या ट्रांसक्रिप्शनल तत्वों में संशोधन जो जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करते हैं। डीएनए परिवर्तनों के विपरीत, एपिजेनेटिक उतार-चढ़ाव आमतौर पर पीढ़ी विशिष्ट होते हैं।
दूसरे शब्दों में, एपिजेनेटिक परिवर्तन आमतौर पर माता-पिता से बच्चे में नहीं होते हैं। अनुसंधान की इस अपेक्षाकृत नई लाइन ने सामान्य विकास और बीमारी दोनों के बारे में हमारी समझ को बदल दिया है, और अब यह अगली पीढ़ी के उपचारों की प्रगति को प्रभावित कर रहा है। विभिन्न क्षेत्रों का अध्ययन किया जा रहा है, जिनमें शामिल हैं:
- मोटापा। हमारे जीनोम में एपिजेनेटिक परिवर्तनों को लंबे समय से जटिल मानव रोगों जैसे कि वसा जमाव में भूमिका निभाने का संदेह है। एक नई वैज्ञानिक दिशा इस बात की जांच कर रही है कि पर्यावरणीय कारक रोग के विकास को कैसे प्रभावित कर सकते हैं।
- नैदानिक परीक्षण और दवा विकास। विभिन्न ट्यूमर में एपिजेनेटिक कैंसर उपचारों की भूमिका का पता लगाया जा रहा है, इस उम्मीद में कि वे मानक कीमोथेरेपी के रूप में कैंसर और सामान्य बिल्डिंग ब्लॉक दोनों को मारने के बजाय असामान्य कोशिकाओं को लक्षित और "रीप्रोग्राम" कर सकते हैं।
- स्वास्थ्य देखभाल। आहार और विकास के सभी चरणों में रसायनों के संपर्क में आने से एपिजेनेटिक परिवर्तन हो सकते हैं जो कुछ जीनों को चालू या बंद कर सकते हैं। वैज्ञानिक इस बात की जांच कर रहे हैं कि कैसे ये तत्व आम जनसंख्या पर नकारात्मक प्रभाव डालते हैं।
- व्यवहार विज्ञान। एपिजेनेटिक परिवर्तन नशीली दवाओं और शराब की लत सहित कई बीमारियों से जुड़े हैं। यह समझना कि पर्यावरणीय कारक जीनोम को कैसे बदलते हैं, मनोवैज्ञानिक विकारों के इलाज के लिए नए रास्ते पर प्रकाश डाल सकते हैं।
क्वांटम बायोलॉजी
भौतिकविदों ने ऐसे क्वांटम प्रभावों के बारे में सौ से अधिक वर्षों से जाना है, जब कण हमारी इंद्रियों को धता बताते हैं, एक स्थान से गायब हो जाते हैं और दूसरे में फिर से प्रकट होते हैं, या एक ही समय में दो स्थानों पर होते हैं। लेकिन इन प्रभावों को गुप्त प्रयोगशाला प्रयोगों के लिए जिम्मेदार नहीं ठहराया गया है। जैसा कि वैज्ञानिकों को तेजी से संदेह है कि क्वांटम यांत्रिकी जैविक प्रक्रियाओं पर भी लागू हो सकती है।
शायद सबसे अच्छा उदाहरण प्रकाश संश्लेषण है, एक अद्भुत कुशल प्रणाली जहां पौधे (और कुछ बैक्टीरिया) उन अणुओं का निर्माण करते हैं जिनकी उन्हें सूर्य के प्रकाश से ऊर्जा का उपयोग करने की आवश्यकता होती है। यह पता चला है कि यह प्रक्रिया वास्तव में "सुपरपोजिशन" की घटना पर निर्भर हो सकती है, जहां ऊर्जा के छोटे पैकेट सभी संभावित पथों का पता लगाते हैं और फिर सबसे कुशल एक पर बस जाते हैं। यह भी संभव है कि एवियन नेविगेशन, डीएनए म्यूटेशन (क्वांटम टनलिंग के माध्यम से), और यहां तक कि हमारी गंध की भावना भी क्वांटम प्रभावों पर निर्भर करती है।
हालांकि यह एक अत्यधिक सट्टा और विवादास्पद क्षेत्र है, जो लोगचिकित्सक उस दिन की प्रतीक्षा कर रहे हैं जब अनुसंधान से प्राप्त जानकारी नई दवाओं और बायोमिमेटिक सिस्टम को जन्म दे सकती है (बायोमेट्रिक्स विज्ञान का एक और उभरता हुआ क्षेत्र है जहां नई सामग्री और मशीन बनाने के लिए जैविक प्रणालियों और संरचनाओं का उपयोग किया जाता है)।
सामाजिक और व्यवहार विज्ञान
आणविक और सेलुलर स्तर से परे, यह समझना कि व्यवहार और सामाजिक कारक बीमारी और स्वास्थ्य को कैसे प्रभावित करते हैं, बीमारी को समझने, इलाज करने और रोकने के लिए महत्वपूर्ण है। इस तरह के विज्ञानों में अनुसंधान एक विशाल बहुआयामी क्षेत्र है, जिसमें विविध विषयों और दृष्टिकोणों को शामिल किया गया है।
एक इंट्राप्रोफेशनल विश्लेषण कार्यक्रम की अवधारणा जटिल और तत्काल स्वास्थ्य समस्याओं को हल करने के लिए जैव चिकित्सा, व्यवहार और सामाजिक विज्ञान को एक साथ काम करने के लिए एक साथ लाती है। वैज्ञानिक क्षेत्रों के विकास पर ध्यान केंद्रित किया गया है जो निम्नलिखित विधियों के माध्यम से व्यवहार प्रक्रियाओं, बायोसाइकोलॉजिकल और अनुप्रयुक्त क्षेत्रों का पता लगाते हैं:
- व्यवहार और सामाजिक कार्यप्रणाली पर बीमारी या शारीरिक स्थिति के प्रभाव पर शोध।
- बीमारी की शुरुआत और पाठ्यक्रम से जुड़े व्यवहार संबंधी कारकों की पहचान और समझ।
- उपचार परिणामों का अध्ययन।
- स्वास्थ्य संवर्धन और रोग निवारण अनुसंधान।
- स्वास्थ्य पर संस्थागत और संगठनात्मक प्रभावों का विश्लेषण।
विषम विज्ञान
एक्सोमेटरोलॉजिस्ट पसंद करते हैंपृथ्वी के अलावा अन्य ग्रहों पर होने वाली प्राकृतिक प्रक्रियाओं का अध्ययन करने में एक्सो-ओशनोग्राफर और एक्सोजियोलॉजिस्ट रुचि रखते हैं। अब जब खगोलविद आस-पास की वस्तुओं की आंतरिक कार्यप्रणाली को करीब से देख सकते हैं, तो वे वायुमंडलीय और मौसम के पैटर्न को ट्रैक करने में तेजी से सक्षम हैं। बृहस्पति और शनि, अपनी अविश्वसनीय रूप से बड़ी संभावित प्रणालियों के साथ, अध्ययन के लिए प्रमुख उम्मीदवार हैं।
उदाहरण के लिए, मंगल पर नियमित रूप से धूल भरी आंधी आती है। इस वैज्ञानिक और तकनीकी दिशा में, एक्सोमेटरोलॉजिस्ट हमारे सौर मंडल के बाहर के ग्रहों का भी अध्ययन करते हैं। और, दिलचस्प बात यह है कि वे अंततः वायुमंडल में कार्बनिक हस्ताक्षर या कार्बन डाइऑक्साइड के ऊंचे स्तर का पता लगाकर एक एक्सोप्लैनेट पर अलौकिक जीवन के संकेत पा सकते हैं - एक औद्योगिक युग सभ्यता के संभावित संकेत।
न्यूट्रीजेनोमिक्स
न्यूट्रीजेनोमिक्स, जिसे फूड जीनोमिक्स भी कहा जाता है, विज्ञान का एक प्राथमिकता वाला क्षेत्र है। यह भोजन और डीएनए प्रतिक्रिया के बीच जटिल परस्पर क्रिया का अध्ययन है। वास्तव में, भोजन का मानव स्वास्थ्य पर गहरा प्रभाव पड़ता है - और यह सचमुच आणविक स्तर पर शुरू होता है। इस क्षेत्र में काम कर रहे वैज्ञानिक आनुवंशिक भिन्नता, आहार प्रतिक्रिया और पोषक तत्वों की हमारी संरचनाओं को प्रभावित करने के तरीकों की भूमिका को समझने का प्रयास कर रहे हैं।
न्यूट्रीजेनोमिक्स दोनों तरह से काम करता है - हमारे जीन हमारी आहार संबंधी प्राथमिकताओं को प्रभावित करते हैं और इसके विपरीत। वैज्ञानिक गतिविधि के इस क्षेत्र का मुख्य लक्ष्य व्यक्तिगत पोषण का निर्माण है - किसकी तुलनाहम क्या खाते हैं, अपने स्वयं के अनूठे अनुवांशिक गठन के साथ।
संज्ञानात्मक अर्थशास्त्र
अर्थशास्त्र आमतौर पर गहन ज्ञान के बारे में नहीं है, लेकिन यह बदल सकता है क्योंकि यह क्षेत्र पारंपरिक अनुसंधान विषयों के साथ एकीकृत होता है। व्यवहारिक अर्थशास्त्र के साथ भ्रमित न होना (हमारे काम करने के तरीके का अध्ययन - हम क्या करते हैं - आर्थिक निर्णय लेने के संदर्भ में), संज्ञानात्मक अर्थशास्त्र इस बारे में है कि हम कैसे सोचते हैं। ली काल्डवेल, जो क्षेत्र के बारे में ब्लॉग करते हैं, इसे इस प्रकार परिभाषित करते हैं:
"संज्ञानात्मक अर्थशास्त्र (या वित्त) … यह देखता है कि किसी व्यक्ति के दिमाग में वास्तव में क्या चल रहा है जब वे उस विकल्प को चुनते हैं। निर्णय लेने की आंतरिक संरचना क्या है, जानकारी कैसे चेतना में प्रवेश करती है और इसे कैसे संसाधित किया जाता है, और फिर, आखिरकार, ये सभी प्रक्रियाएं हमारे व्यवहार में कैसे व्यक्त होती हैं?"
दूसरे तरीके से, संज्ञानात्मक अर्थशास्त्र भौतिकी है जिसका व्यवहार अर्थशास्त्र इंजीनियरिंग है। इसके लिए, इस क्षेत्र में काम करने वाले वैज्ञानिक अपने विश्लेषण को निचले स्तर पर शुरू करते हैं और बड़े पैमाने पर आर्थिक व्यवहार का एक मॉडल विकसित करने के लिए मानव निर्णय लेने के अंतर्निहित माइक्रोपैटर्न बनाते हैं। ऐसा करने में उनकी मदद करने के लिए, संज्ञानात्मक अर्थशास्त्री अनुशासन और कम्प्यूटेशनल अर्थशास्त्र के संबंधित क्षेत्रों के साथ-साथ तर्कसंगतता और निर्णय सिद्धांत में वैज्ञानिक और तकनीकी अनुसंधान की मुख्य पंक्तियों को देखते हैं।
