Phase response curve
एक चरण प्रतिक्रिया वक्र (पी. आर. सी.) उस चरण के कार्य के रूप में एक विक्षोभ द्वारा प्रेरित दोलन की चक्र अवधि में क्षणिक परिवर्तन (चरण प्रतिक्रिया) को दर्शाता है जिस पर इसे प्राप्त किया जाता है। पी. आर. सी. का उपयोग विभिन्न क्षेत्रों में किया जाता है; जैविक दोलनों के उदाहरण हैं दिल की धड़कन, सर्कैडियन लय, और शोर की अनुपस्थिति में कुछ न्यूरॉन्स में नियमित, दोहराए जाने वाले फायरिंग। मनुष्यों और जानवरों में, एक नियामक प्रणाली है जो बाहरी वातावरण (आमतौर पर सौर दिवस द्वारा नियंत्रित) में एक नियमित आवधिकता के लिए एक जीव की आंतरिक सर्कैडियन घड़ी के चरण संबंध को नियंत्रित करती है। अधिकांश जीवों में, एक स्थिर चरण संबंध वांछित है, हालांकि कुछ मामलों में वांछित चरण मौसम के अनुसार भिन्न होगा, विशेष रूप से मौसमी संभोग की आदत वाले स्तनधारियों के बीच। सर्केडियन लय अनुसंधान में, एक पी. आर. सी. एक क्रोनोबायोटिक के प्रशासन के समय (आंतरिक सर्केडियन घड़ी के सापेक्ष) और सर्केडियन चरण पर उपचार के प्रभाव के परिमाण के बीच संबंध को दर्शाता है। विशेष रूप से, पी. आर. सी. एक ग्राफ है जो परंपरा के अनुसार, एक्स-अक्ष के साथ विषय के अंतर्जात दिन का समय और वाई-अक्ष के साथ चरण बदलाव (घंटों में) की मात्रा को दर्शाता है। प्रत्येक 24 घंटे के चक्र में प्रत्येक वक्र में एक शिखर और एक गर्त होता है। सापेक्ष सर्केडियन समय को चरण-परिवर्तन परिमाण के खिलाफ प्लॉट किया गया है। उपचार को आमतौर पर एक निर्धारित तीव्रता और रंग और रेटिना और त्वचा के प्रकाश संपर्क की अवधि, या मेलाटोनिन की एक निर्धारित खुराक और निर्माण के रूप में निर्दिष्ट किया जाता है। इन वक्रों को अक्सर चिकित्सीय सेटिंग में परामर्श दिया जाता है। आम तौर पर, शरीर की विभिन्न शारीरिक लय एक व्यक्तिगत जीव (मानव या पशु) के भीतर समक्रमित की जाएगी, आमतौर पर एक मास्टर जैविक घड़ी के संबंध में। नींद-जागने का चक्र विशेष रूप से महत्वपूर्ण है। विभिन्न नींद विकार और बाहरी तनाव (जैसे जेट लैग) इसमें हस्तक्षेप कर सकते हैं। गैर-24-घंटे की नींद-जागने के विकार वाले लोग अक्सर एक सुसंगत आंतरिक घड़ी बनाए रखने में असमर्थता का अनुभव करते हैं। चरम कालक्रम आमतौर पर एक सुसंगत घड़ी बनाए रखते हैं, लेकिन पाते हैं कि उनकी प्राकृतिक घड़ी उनके सामाजिक वातावरण की अपेक्षाओं के अनुरूप नहीं है। पी. आर. सी. वक्र चिकित्सीय हस्तक्षेप के लिए एक प्रारंभिक बिंदु प्रदान करते हैं। नींद के समय को बदलने के लिए उपयोग किए जाने वाले दो सामान्य उपचार हैं हल्की चिकित्सा, जो आंखों पर निर्देशित होती है, और मेलाटोनिन हार्मोन का प्रशासन, जो आमतौर पर मौखिक रूप से लिया जाता है। इनमें से किसी एक या दोनों का उपयोग प्रतिदिन किया जा सकता है। चरण समायोजन आम तौर पर लगातार दैनिक प्रशासन के साथ संचयी होता है, और-कम से कम आंशिक रूप से-अलग-अलग उपचारों के समवर्ती प्रशासन के साथ योगात्मक होता है। यदि अंतर्निहित विक्षोभ प्रकृति में स्थिर है, तो आमतौर पर दैनिक हस्तक्षेप की आवश्यकता होती है। जेट लैग के लिए, हस्तक्षेप मुख्य रूप से प्राकृतिक संरेखण में तेजी लाने के लिए कार्य करता है, और वांछित संरेखण प्राप्त होने के बाद बंद हो जाता है। ध्यान दें कि प्रायोगिक सेटिंग से चरण प्रतिक्रिया वक्र आमतौर पर परीक्षण आबादी के समुच्चय होते हैं, कि परीक्षण आबादी के भीतर हल्के या महत्वपूर्ण भिन्नता हो सकती है, कि नींद विकार वाले व्यक्ति अक्सर असामान्य रूप से प्रतिक्रिया करते हैं, और क्रोनोबायोटिक का निर्माण प्रयोगात्मक सेटिंग के लिए विशिष्ट हो सकता है और आमतौर पर नैदानिक अभ्यास में उपलब्ध नहीं होता है (जैसे। मेलाटोनिन के लिए, एक निरंतर-रिलीज सूत्रीकरण दूसरे की तुलना में इसकी रिलीज दर में भिन्न हो सकता है); यह भी, जबकि परिमाण खुराक-निर्भर है, सभी पीआरसी ग्राफ खुराक की एक श्रृंखला को कवर नहीं करते हैं। नीचे दी गई चर्चाएँ मनुष्यों में प्रकाश और मेलाटोनिन के लिए पी. आर. सी. तक सीमित हैं। एक व्यक्ति के नियमित सोने के समय से लगभग दो घंटे पहले शुरू होने वाला प्रकाश, आंखों के प्रकाश के संपर्क में आने से सर्केडियन चरण में देरी होगी, जिससे बाद में जागने का समय और बाद में नींद की शुरुआत होगी। जैसे-जैसे शाम बढ़ती है, देरी का प्रभाव मजबूत होता जाता है; यह प्रकाश की तरंग दैर्ध्य और चमक ("चमक") पर भी निर्भर करता है। यदि इनडोर लाइटिंग मंद (<3 लक्स) है तो प्रभाव कम होता है। सामान्य सोते समय के लगभग पाँच घंटे बाद, शरीर के तापमान गर्त (नींद के दौरान मुख्य शरीर के तापमान का सबसे कम बिंदु) के साथ पी. आर. सी. चरम पर होता है और प्रभाव चरण की देरी से चरण की प्रगति तक अचानक बदल जाता है। इस शिखर के तुरंत बाद, प्रकाश के संपर्क में आने का सबसे बड़ा चरण-उन्नत प्रभाव होता है, जिससे जल्दी जागना और नींद आना शुरू हो जाती है। फिर से, रोशनी परिणामों को बहुत प्रभावित करती है; घर के अंदर की रोशनी 500 लक्स से कम हो सकती है जबकि प्रकाश चिकित्सा 10,000 लक्स तक का उपयोग करती है। प्रभाव स्वतः जागने के लगभग दो घंटे बाद तक कम हो जाता है, जब यह लगभग शून्य तक पहुंच जाता है। सामान्य जागने के समय के बाद दो घंटे और सामान्य सोने से दो घंटे पहले की अवधि के दौरान, प्रकाश के संपर्क में आने से सर्केडियन चरण पर बहुत कम या कोई प्रभाव नहीं पड़ता है (मामूली प्रभाव आमतौर पर एक दूसरे को रद्द कर देते हैं)। प्रकाश के लिए पी. आर. सी. की एक और छवि यहाँ है (चित्र 1)। उस छवि के भीतर, व्याख्यात्मक पाठ विलंब क्षेत्र हैः शाम की रोशनी नींद को बाद में बदल देती है और उन्नत क्षेत्रः सुबह की रोशनी नींद को पहले बदल देती है। लाइट थेरेपी, आमतौर पर एक निर्धारित दूरी पर 10,000 लक्स का उत्पादन करने वाले लाइट बॉक्स के साथ, शाम को देरी करने के लिए या सुबह किसी व्यक्ति के सोने के समय को आगे बढ़ाने के लिए उपयोग किया जा सकता है। क्योंकि उज्ज्वल प्रकाश संपर्क प्राप्त करने के लिए नींद खोना अधिकांश लोगों द्वारा अवांछनीय माना जाता है, और क्योंकि यह अनुमान लगाना बहुत मुश्किल है कि किसी व्यक्ति में सबसे बड़ा प्रभाव (पीआरसी शिखर) कब होगा, उपचार आमतौर पर सोने से ठीक पहले दैनिक रूप से लागू किया जाता है (चरण देरी प्राप्त करने के लिए), या सहज जागृति के ठीक बाद (चरण अग्रिम प्राप्त करने के लिए)। सर्कैडियन लय के समायोजन में इसके उपयोग के अलावा, हल्की चिकित्सा का उपयोग मौसमी भावात्मक विकार (एसएडी) सहित कई भावात्मक विकारों के उपचार के रूप में किया जाता है। 2002 में डेविड बर्सन के नेतृत्व में ब्राउन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने मानव आंख में विशेष कोशिकाओं, आई. पी. आर. जी. सी. (आंतरिक रूप से प्रकाश संवेदनशील रेटिना गैन्ग्लियन कोशिकाएं) की खोज की घोषणा की, जो अब कई शोधकर्ताओं का मानना है कि चरण प्रतिक्रिया वक्र के प्रकाश प्रवेश प्रभाव को नियंत्रित करते हैं। मानव आँख में, आई. पी. आर. जी. सी. की 460-480 एन. एम. (नीला) सीमा में प्रकाश के प्रति सबसे बड़ी प्रतिक्रिया होती है। एक प्रयोग में, नीली रोशनी के 400 लक्स ने एक फ्लोरोसेंट स्रोत से सफेद रोशनी के 10,000 लक्स के समान प्रभाव पैदा किए। स्पेक्ट्रल अपोनेंसी का एक सिद्धांत, जिसमें अन्य स्पेक्ट्रल रंगों का जोड़ नीले प्रकाश को सर्केडियन फोटोट्रांसडक्शन के लिए कम प्रभावी बनाता है, 2005 में रिपोर्ट किए गए शोध द्वारा समर्थित था। मेलाटोनिन मेलाटोनिन के लिए चरण प्रतिक्रिया वक्र प्रकाश के लिए चरण प्रतिक्रिया वक्र के साथ लगभग बारह घंटे चरण से बाहर है। स्वतः जागने के समय, बहिर्जात (बाहरी रूप से प्रशासित) मेलाटोनिन का थोड़ा चरण-विलंब प्रभाव होता है। जागने के समय के लगभग आठ घंटे बाद तक चरण-विलंब की मात्रा बढ़ जाती है, जब प्रभाव तीव्र चरण विलंब से तीव्र चरण अग्रिम तक अचानक बदल जाता है। जैसे-जैसे दिन बीतता जाता है तब तक चरण-प्रगति प्रभाव कम होता जाता है जब तक कि यह सोने के समय के बारे में शून्य तक नहीं पहुंच जाता। सामान्य सोते समय से लेकर जागने के समय तक, बाहरी मेलाटोनिन का सर्केडियन चरण पर कोई प्रभाव नहीं पड़ता है। मानव शरीर सोते समय से लगभग दो घंटे पहले अपने स्वयं के (अंतजनन) मेलाटोनिन का उत्पादन शुरू करता है, बशर्ते प्रकाश मंद हो। इसे मंद-प्रकाश मेलाटोनिन शुरुआत, डी. एल. एम. ओ. के रूप में जाना जाता है। यह पी. आर. सी. के चरण-प्रगति भाग को उत्तेजित करता है और शरीर को नियमित नींद-जागने के कार्यक्रम पर रखने में मदद करता है। यह शरीर को नींद के लिए तैयार करने में भी मदद करता है। किसी भी समय मेलाटोनिन देने से हल्का सम्मोहक (नींद-प्रेरक) प्रभाव हो सकता है। नींद के चरण के समय पर अपेक्षित प्रभाव, यदि कोई हो, तो पी. आर. सी. द्वारा भविष्यवाणी की जाती है। एडिटिव इफेक्ट्स 2006 के एक अध्ययन में विक्टोरिया एल. रेवेल एट अल। पता चला कि सुबह की उज्ज्वल रोशनी और दोपहर के मेलाटोनिन का संयोजन, दोनों संबंधित पी. आर. सी. के अनुसार चरण अग्रिम के लिए समयबद्ध, कुल 2 घंटे तक उज्ज्वल प्रकाश की तुलना में एक बड़े चरण अग्रिम बदलाव का उत्पादन करते हैं। सभी समय अनुमानित हैं और एक व्यक्ति से दूसरे व्यक्ति में भिन्न होते हैं। विशेष रूप से, किसी व्यक्ति में इन वक्रों की चोटियों और शून्य-पार के समय को सटीक रूप से निर्धारित करने का कोई सुविधाजनक तरीका नहीं है। उस समय के करीब प्रकाश या मेलाटोनिन का प्रशासन जिस पर प्रभाव के अचानक बदलने की उम्मीद है, यदि परिवर्तन का समय सटीक रूप से ज्ञात नहीं है, तो वांछित के विपरीत प्रभाव पैदा कर सकता है। 2019 के एक अध्ययन में शॉन डी. यंगस्टेड एट अल ने दिखाया कि मनुष्यों में व्यायाम से सर्केडियन चरण-परिवर्तन प्रभाव निकलते हैं, लेकिन अतिरिक्त जानकारी की आवश्यकता होती है। [.] ए. एम. टी. 6 (मेलाटोनिन व्युत्पन्न) शुरुआत और एक्रोफ़ेज़ के लिए महत्वपूर्ण चरण-प्रतिक्रिया वक्र स्थापित किए गए थे, जिसमें शाम 7 बजे से 10:00 बजे तक बड़ी चरण देरी होती है और सुबह 7 बजे से दोपहर 1 बजे से शाम 4 बजे तक बड़ी चरण प्रगति होती है। "उत्पत्ति" चरण प्रतिक्रिया वक्र "शब्द का पहला प्रकाशित उपयोग 1960 में पेट्रीसिया डीकॉर्सी द्वारा किया गया था। उसकी उड़ने वाली गिलहरियों की "दैनिक" गतिविधि की लय, जो लगातार अंधेरे में रखी जाती थी, प्रकाश के संपर्क में आने पर प्रतिक्रिया देती थी। प्रतिक्रिया दिन के समय के अनुसार भिन्न होती है-यानी, जानवरों का 'व्यक्तिपरक' दिन-जब प्रकाश दिया जाता था। जब डीकॉर्सी ने एक ही वक्र पर चरण-स्थानांतरण की मात्रा और दिशा (अग्रिम या देरी) से संबंधित अपने सभी डेटा को प्लॉट किया, तो उन्होंने पीआरसी बनाया। यह तब से जैविक लय के अध्ययन में एक मानक उपकरण रहा है। न्यूरॉन्स में चरण प्रतिक्रिया वक्र विश्लेषण का उपयोग नियमित-स्पाइकिंग न्यूरॉन्स के आंतरिक गुणों और दोलनशील व्यवहार को समझने के लिए किया जा सकता है। न्यूरोनल पी. आर. सी. को विशुद्ध रूप से सकारात्मक (पी. आर. सी. प्रकार I) या नकारात्मक भाग (पी. आर. सी. प्रकार II) के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। महत्वपूर्ण रूप से, एक न्यूरॉन द्वारा प्रदर्शित पी. आर. सी. प्रकार इसके इनपुट-आउटपुट कार्य (उत्तेजना) के साथ-साथ सिंक्रोनाइजेशन व्यवहार का संकेत देता हैः पी. आर. सी. प्रकार II न्यूरॉन्स के नेटवर्क पारस्परिक उत्तेजक कनेक्शन के माध्यम से अपनी गतिविधि को सिंक्रोनाइज़ कर सकते हैं, लेकिन पी. आर. सी. प्रकार I के नहीं कर सकते हैं। जीवित, नियमित-स्पाइकिंग न्यूरॉन्स में पी. आर. सी. के प्रायोगिक आकलन में एक छोटे से विक्षोभ के जवाब में अंतर-स्पाइक अंतराल में परिवर्तनों को मापना शामिल है, जैसे कि धारा की क्षणिक नाड़ी। विशेष रूप से, एक न्यूरॉन का पी. आर. सी. स्थिर नहीं होता है, लेकिन जब न्यूरॉन की फायरिंग आवृत्ति या न्यूरोमोड्युलेटरी स्थिति बदल जाती है तो यह बदल सकता है। क्रोनोबॉयोलॉजी सर्केडियन रिदम स्लीप डिसऑर्डर डिलेड स्लीप फेज डिसऑर्डर भी देखें संदर्भ आगे पढ़ने के लिए क्रोनोबॉयोलॉजी सर्केडियन रिदम न्यूरल कोडिंग न्यूरोसाइंस ऑफ स्लीप स्लीप फिजियोलॉजी