TL;DR

• X गुणसूत्र में मस्तिष्क-महत्वपूर्ण जीनों की घनी पैकिंग है; ~160 ज्ञात बौद्धिक-अक्षमता स्थान हैं, जो ऑटोसोमल घनत्व का दोगुना है।
• X-निष्क्रियता महिला मस्तिष्क को मोज़ेक बनाती है; भागने वाले और छापित जीन लिंग-विशिष्ट तंत्रिका अभिव्यक्ति को प्रेरित करते हैं।
• X को खोने या जोड़ने से संज्ञान में बदलाव आता है: टर्नर (45,X) स्थानिक कौशल को प्रभावित करता है जबकि क्लाइनफेल्टर (47,XXY) मौखिक क्षमता को दबाता है, जो क्षेत्रीय एमआरआई परिवर्तनों को दर्शाता है।
• प्रमुख जीन — FMR1, MECP2, OPHN1, DCX, L1CAM — दिखाते हैं कि कैसे एकल X हिट सिनैप्स, माइग्रेशन, या एपिजेनेटिक नियंत्रण को पटरी से उतारते हैं।
• विकासात्मक दबाव (हेमिज़ायगस एक्सपोज़र, यौन विरोधाभास) ने मस्तिष्क और प्रजनन जीनों को X पर केंद्रित किया, लेकिन पुरुष-पूर्वाग्रही विकारों की कीमत पर।

परिचय#

X गुणसूत्र को लंबे समय से महत्वपूर्ण जीनों को ले जाने वाले जीनोमिक कार्यकर्ता के रूप में माना जाता है, लेकिन मानव संज्ञान में इसकी विशिष्ट भूमिका को अब उचित गंभीरता के साथ सराहा जा रहा है। हमारे जीनोम में एक निष्क्रिय यात्री से बहुत दूर, X गुणसूत्र मस्तिष्क के विकास और कार्य में एक केंद्रीय खिलाड़ी प्रतीत होता है। पिछले दशकों में किए गए अध्ययनों से पता चला है कि X जीनों से भरा हुआ है जिस पर मस्तिष्क पूरी तरह निर्भर करता है – इतना कि X पर उत्परिवर्तन आमतौर पर बौद्धिक अक्षमता, विकासात्मक विकारों और यहां तक कि लिंगों के बीच मस्तिष्क संरचना में अंतर का कारण बनते हैं। वास्तव में, मस्तिष्क में किसी भी मानव ऊतक की तुलना में X-गुणसूत्र से ऑटोसोम जीन अभिव्यक्ति अनुपात सबसे अधिक है, जो इस बात पर जोर देता है कि कई X-लिंक्ड जीन मस्तिष्क में अत्यधिक सक्रिय हैं। इसलिए यह कोई आश्चर्य की बात नहीं होनी चाहिए कि X गुणसूत्र का संज्ञानात्मक लक्षणों पर असमान प्रभाव पड़ता है।

महत्वपूर्ण रूप से, X गुणसूत्र भी वह स्थान है जहां प्रकृति की आनुवंशिक दोधारी तलवारें अक्सर निवास करती हैं। क्योंकि पुरुषों के पास केवल एक X (उनकी मां से विरासत में मिला) होता है और महिलाओं के पास दो होते हैं, किसी भी दिए गए X-लिंक्ड जीन को दो लिंगों में बहुत अलग परिस्थितियों में व्यक्त किया जाता है। यह असंतुलन अद्वितीय आनुवंशिक तंत्र के लिए मंच तैयार करता है – X-निष्क्रियता से लेकर लिंग-विशिष्ट छाप तक – जो सूक्ष्म और स्पष्ट दोनों तरह से मस्तिष्क कार्य को संशोधित कर सकता है। इसके अलावा, X का असामान्य विकास (एक लिंग में दूसरे की तुलना में आधा बार मौजूद) का अर्थ है कि इसे लिंग-पूर्वाग्रही चयन द्वारा आकार दिया गया है, संभावित रूप से ऐसे लक्षणों का भंडारण किया गया है जो पुरुष और महिला संज्ञान को अलग-अलग प्रभावित करते हैं।

इस समीक्षा में, हम यह जानने का प्रयास करेंगे कि X गुणसूत्र मानव संज्ञान को कैसे प्रभावित करता है। हम उन आनुवंशिक तंत्रों का पता लगाएंगे (जैसे X-निष्क्रियता और इससे बचना) जो महिलाओं में मोज़ेक मस्तिष्क बनाते हैं, प्रमुख X-लिंक्ड जीन जो मस्तिष्क के विकास और संज्ञानात्मक कार्य को प्रेरित करते हैं, और नैदानिक विकार जो X के प्रभाव को दर्शाते हैं – फ्रैजाइल X और रेट सिंड्रोम से लेकर टर्नर और क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम तक। हम इस बात की भी जांच करेंगे कि X में इतने सारे मस्तिष्क-संबंधी जीन क्यों हैं, इस पर विकासवादी दृष्टिकोण और न्यूरोइमेजिंग से प्राप्त निष्कर्षों को उजागर करेंगे जो मस्तिष्क में X गुणसूत्र खुराक को एनाटोमिकल अंतर से जोड़ते हैं। अंत में, हम जो ज्ञात और अज्ञात है उसका सारांश प्रस्तुत करेंगे, और भविष्य में अनुसंधान कहां जा सकता है। लक्ष्य एक विद्वतापूर्ण फिर भी ऊर्जावान संश्लेषण है – जहां आवश्यक हो वहां प्रचार के माध्यम से कटौती करना – जो यह बताता है कि X गुणसूत्र को संज्ञान के जीनोमिक्स में एक सच्चा भारी वजन क्या बनाता है।

X-निष्क्रियता: मस्तिष्क में एक आनुवंशिक मोज़ेक#

X गुणसूत्र को नियंत्रित करने वाले सबसे महत्वपूर्ण आनुवंशिक तंत्रों में से एक X-गुणसूत्र निष्क्रियता (XCI) है। चूंकि महिलाएं (46,XX) पुरुषों के एक (46,XY) की तुलना में दो X गुणसूत्र ले जाती हैं, विकास के प्रारंभिक चरण में महिला कोशिकाएं एक प्रकार की जीन खुराक छंटाई लागू करती हैं: वे प्रत्येक कोशिका में एक X गुणसूत्र को यादृच्छिक रूप से मौन कर देती हैं। इससे कोशिकीय मोज़ेकवाद उत्पन्न होता है – लगभग आधी महिला के न्यूरॉन्स उसकी मातृ X से जीन व्यक्त करते हैं, बाकी आधे उसके पैतृक X से। मूल रूप से, प्रत्येक महिला मस्तिष्क दो अलग-अलग आनुवंशिक कार्यक्रमों का एक मोज़ेक है, एक प्रत्येक माता-पिता से, जो कोशिका दर कोशिका एक साथ सिले हुए हैं। पुरुषों के पास केवल एक X (उनकी मां से) होता है, उनके पास ऐसा कोई मोज़ेक विलासिता या जटिलता नहीं होती।

X-निष्क्रियता यह सुनिश्चित करती है कि X-लिंक्ड जीन उत्पाद XX कोशिकाओं में अधिक मात्रा में उत्पन्न न हों, जिससे लिंगों के बीच खुराक मुआवजा प्राप्त होता है। लेकिन यह एक सही प्रक्रिया नहीं है। निष्क्रिय X पर जीनों का एक उल्लेखनीय अंश (अनुमान ~15–20% से लेकर) मौन से बच जाता है और दोनों X प्रतियों से व्यक्त होता रहता है। इसका मतलब है कि कुछ जीनों के लिए, महिलाओं में वास्तव में पुरुषों की तुलना में दोगुनी अभिव्यक्ति होती है। कई भागने वाले जीन मस्तिष्क में व्यक्त होते हैं, और महिलाओं में उनकी उच्च खुराक तंत्रिका विकास में लिंग अंतर में योगदान कर सकती है। वास्तव में, ये खुराक अंतर एक प्रस्तावित तंत्र है जिसके द्वारा X गुणसूत्र मस्तिष्क में पुरुष-महिला अंतर को प्रेरित करता है। उदाहरण के लिए, जीन KDM6A (एक हिस्टोन डेमेथिलेज़) XCI से बचता है और महिलाओं में अधिक व्यक्त होता है; ऐसे जीन महिला न्यूरॉन्स को विशिष्ट नियामक या लचीलापन कारक प्रदान कर सकते हैं।

एक और पेचीदगी है विकृत X-निष्क्रियता। जबकि XCI आमतौर पर यादृच्छिक होता है, कभी-कभी एक कोशिका आबादी एक X को दूसरे पर निष्क्रिय करने का पक्ष लेती है। विकृति संयोग से या जीवित रहने के लाभ के कारण हो सकती है (यदि एक X में हानिकारक उत्परिवर्तन होते हैं, तो उन कोशिकाओं को चुना जा सकता है)। मस्तिष्क कार्य के संदर्भ में, विकृत X-निष्क्रियता X-लिंक्ड विकारों के फेनोटाइप को संशोधित कर सकती है। उदाहरण के लिए, एक महिला वाहक X-लिंक्ड उत्परिवर्तन (जैसे DCX में, एक जीन जो न्यूरोनल माइग्रेशन के लिए है) का अधिकांशतः स्पर्शोन्मुख हो सकता है यदि अधिकांश मस्तिष्क कोशिकाओं में उत्परिवर्तित X निष्क्रिय हो – या इसके विपरीत महत्वपूर्ण हानि दिखा सकती है यदि उत्परिवर्तित X प्रमुख रूप से सक्रिय है। XCI विकृति इस प्रकार एक ही जीनोटाइप को व्यक्तियों के बीच बहुत अलग संज्ञानात्मक परिणाम दे सकती है। यह जटिलता X-लिंक्ड मस्तिष्क विकारों का अध्ययन करने में एक प्रमुख चुनौती है।

अंत में, मस्तिष्क में X-निष्क्रियता का एक असाधारण पहलू यह है कि यह हमेशा पूरी तरह से यादृच्छिक नहीं होती है – कुछ मामलों में मूल-जनक प्रभाव खेल में आते हैं। शोध से पता चलता है कि कुछ X-लिंक्ड जीन जीनोमिक छाप के अधीन होते हैं, जिसका अर्थ है कि केवल एक विशिष्ट माता-पिता से प्राप्त प्रति व्यक्त होती है। विशेष रूप से, टर्नर सिंड्रोम (45,X) महिलाओं में अध्ययन – जिनके पास केवल एक X होता है, या तो मातृ या पैतृक मूल का – इंगित करता है कि एक छापित स्थान सामाजिक संज्ञान को प्रभावित करता है। टर्नर लड़कियों के पास एक X होता है जो उनकी मां से विरासत में मिला होता है (और कोई पैतृक X नहीं होता) औसतन उन लोगों की तुलना में सामाजिक संज्ञानात्मक कौशल में मापनीय रूप से खराब होता है जिनके पास पैतृक-व्युत्पन्न X होता है। इसका तात्पर्य है कि X पर कम से कम एक जीन है जो केवल पैतृक रूप से विरासत में मिलने पर सक्रिय होता है (और मातृ प्रति आमतौर पर छाप के कारण मौन होती होगी) – एक जीन जो सामाजिक मस्तिष्क विकास के लिए महत्वपूर्ण है। इस जीन (या जीनों) की सटीक पहचान एक प्रकार का पवित्र कंघी बनानेवाले की रेती बनी हुई है; उम्मीदवार प्रस्तावित किए गए हैं लेकिन पुष्टि नहीं की गई है, जिससे यह जांच का एक सक्रिय क्षेत्र बन गया है।

दिलचस्प बात यह है कि चूहों में हाल ही में किए गए काम से पता चला है कि मातृ X यदि हावी हो तो संज्ञान को प्रभावित कर सकता है। डुबाल एट अल. (2025) ने मादा चूहों का निर्माण किया जहां X-निष्क्रियता विकृत थी ताकि मातृ X (Xm) अधिकांश न्यूरॉन्स में सक्रिय रहे। इन चूहों में जीवन भर सीखने और स्मृति में खराबी थी उन लोगों की तुलना में जो पैतृक X व्यक्त करते थे, और वे संज्ञानात्मक रूप से तेजी से वृद्ध हो गए। यह पता चला कि मातृ X पर कई जीन छापित थे (हिप्पोकैम्पल न्यूरॉन्स में मौन), प्रभावी रूप से कुछ प्रो-संज्ञानात्मक कारकों को बंद कर दिया। जब शोधकर्ताओं ने CRISPR के माध्यम से इन मौन Xm जीनों को पुनः सक्रिय किया, तो जानवरों का संज्ञान वृद्धावस्था में सुधर गया। यह उल्लेखनीय प्रमाण है कि महिला मस्तिष्क का प्रदर्शन इस पर निर्भर कर सकता है कि किस माता-पिता का X सक्रिय है – जानवरों में मान्य करना जो टर्नर सिंड्रोम ने मनुष्यों में संकेत दिया था। यह एक लुभावना चिकित्सीय धारणा भी उठाता है: क्या हम कुछ संज्ञानात्मक विकारों का इलाज X-निष्क्रियता या छाप को “बेहतर” एलील के पक्ष में हेरफेर करके कर सकते हैं? ऐसा X-केंद्रित मस्तिष्क टिंकरिंग भविष्यवादी है लेकिन असंभव नहीं है।

संक्षेप में, X-निष्क्रियता X गुणसूत्र की आनुवंशिकी को कुछ भी सरल नहीं बनाती है। यह महिला मस्तिष्क में सक्रिय/निष्क्रिय X पैच का एक शतरंज बोर्ड बनाता है, कभी-कभी विकृति या छाप के माध्यम से बोर्ड को झुकाता है। यह मोज़ेकवाद एक आशीर्वाद हो सकता है (महिलाओं में उत्परिवर्तन हेमिज़ायगस पुरुषों की तुलना में कम विनाशकारी होते हैं) लेकिन एक अभिशाप भी (अतिरिक्त परिवर्तनशीलता और जटिलता)। संज्ञानात्मक दृष्टिकोण से, XCI यह सुनिश्चित करता है कि महिलाएं जीन खुराक में “डबल पुरुष” नहीं हैं; इसके बजाय, वे अद्वितीय आनुवंशिक मोज़ेक हैं, जो संभावित रूप से न्यूरोनल सर्किट्री और रोग संवेदनशीलता में सूक्ष्म अंतर पैदा कर सकते हैं। जैसा कि हम देखेंगे, कई X-लिंक्ड विकार पुरुषों बनाम महिलाओं में अलग-अलग प्रकट होते हैं, मुख्यतः X-निष्क्रियता के कारण – एक विषय जो मस्तिष्क स्वास्थ्य के लिए इस प्रक्रिया की केंद्रीयता को रेखांकित करता है।

मस्तिष्क विकास के लिए महत्वपूर्ण X-लिंक्ड जीन#

X गुणसूत्र की जीन सामग्री न्यूरोडेवलपमेंट का एक प्रमुख उदाहरण है। X-लिंक्ड जीनों का एक उल्लेखनीय अनुपात न्यूरोनल कार्य में भूमिका निभाता है – सिनैप्स गठन, मस्तिष्क पैटर्निंग, संज्ञानात्मक विकास, आप नाम दें। यह इस तथ्य में परिलक्षित होता है कि सभी जीनों में से 10% से अधिक जो बौद्धिक अक्षमता (ID) का कारण बनते हैं, X पर हैं। ऐतिहासिक रूप से, इस श्रेणी को “X-लिंक्ड मानसिक मंदता” (अब X-लिंक्ड बौद्धिक अक्षमता, XLID के रूप में संदर्भित) भी कहा जाता था क्योंकि इतने सारे वंशानुगत ID सिंड्रोम X उत्परिवर्तनों पर वापस जाते थे। 2022 तक, 162 जीनों की पहचान की गई थी जहां उत्परिवर्तन बौद्धिक अक्षमता की ओर ले जाते हैं, सभी X गुणसूत्र पर। इतने सारे क्यों? आंशिक रूप से क्योंकि X जीन पुरुषों में हाप्लॉइड होते हैं और उनकी खराबी को छिपा नहीं सकते – यदि X पर एक महत्वपूर्ण मस्तिष्क जीन उत्परिवर्तित होता है, तो एक पुरुष इसका पूरा भार प्रकट करेगा, जिससे इन विकारों को देखना और अध्ययन करना आसान हो जाता है। इस बीच, महिला वाहक हल्के प्रभाव या कोई प्रभाव नहीं दिखा सकती हैं (मोज़ेकवाद के लिए धन्यवाद), इसलिए नैदानिक पहचान के लिए बोझ असमान रूप से पुरुषों पर पड़ता है।

आइए कुछ ऑल-स्टार X जीनों पर प्रकाश डालें जो संज्ञान पर गुणसूत्र के प्रभाव को दर्शाते हैं:

• FMR1 (फ्रैजाइल X मानसिक मंदता 1): Xq27 पर स्थित, FMR1 फ्रैजाइल X सिंड्रोम (FXS) के पीछे का जीन है, जो बौद्धिक अक्षमता का सबसे आम वंशानुगत रूप है। फ्रैजाइल X FMR1 में एक CGG पुनरावृत्ति विस्तार से उत्पन्न होता है जो जीन को मौन कर देता है। प्रोटीन उत्पाद, FMRP, सिनैप्स पर प्रोटीन संश्लेषण का एक RNA-बाइंडिंग नियामक है – मूल रूप से सिनैप्टिक शक्ति का एक ट्यूनर। FMRP को खोने से व्यापक सिनैप्टिक विकार होता है, जिससे बौद्धिक अक्षमता (अक्सर मध्यम से गंभीर) और आत्मकेंद्रित स्पेक्ट्रम विशेषताएं होती हैं। FXS पुरुषों को अधिक गंभीर रूप से प्रभावित करता है (पूर्ण उत्परिवर्तन वाले पुरुषों का IQ आमतौर पर 40-70 की सीमा में होता है) जबकि महिलाएं (एक सामान्य FMR1 एलील के साथ) X-निष्क्रियता विकृति के आधार पर अप्रभावित से लेकर हल्की सीखने की अक्षमताओं तक हो सकती हैं। विशेष रूप से, फ्रैजाइल X अपने आप में सभी X-लिंक्ड बौद्धिक अक्षमता के मामलों का लगभग आधा हिस्सा है, यह इस बात का प्रमाण है कि सामान्य संज्ञान के लिए FMR1 कितना महत्वपूर्ण है। यह आत्मकेंद्रित का प्रमुख एकल-जीन कारण भी है। यदि किसी को “X गुणसूत्र मस्तिष्क के लिए महत्वपूर्ण है” के लिए एक पोस्टर बच्चे की आवश्यकता है, तो फ्रैजाइल X है।
• MECP2 (मेथिल-CpG बाइंडिंग प्रोटीन 2): Xq28 पर MECP2 स्थित है, जो रेट सिंड्रोम में उत्परिवर्तित जीन है। रेट एक X-लिंक्ड प्रमुख न्यूरोडेवलपमेंटल विकार है जिसमें लड़कियां 6-18 महीनों के लिए सामान्य रूप से विकसित होती हैं, फिर प्रतिगमन करती हैं – भाषण और मोटर कौशल खो देती हैं, और गंभीर बौद्धिक अक्षमता और आत्मकेंद्रित विशेषताओं का विकास करती हैं। MECP2 एक प्रोटीन को एन्कोड करता है जो मिथाइलेटेड DNA से बंधता है और जीन अभिव्यक्ति को नियंत्रित करने में मदद करता है, विशेष रूप से न्यूरॉन्स में। यह मूल रूप से एक जीनोमिक ब्रेक पैड है जो सिनैप्स को ठीक से परिपक्व होने के लिए आवश्यक है। एक रोगजनक MECP2 उत्परिवर्तन वाले पुरुष शिशु आमतौर पर जीवित नहीं रहते (यह XY व्यक्तियों में घातक या गंभीर नवजात एन्सेफैलोपैथी का कारण बनता है), यही कारण है कि रेट मुख्य रूप से लड़कियों में देखा जाता है। दिलचस्प बात यह है कि MECP2 डुप्लिकेशन (एक अतिरिक्त सक्रिय प्रति होना) भी एक X-लिंक्ड विकार का कारण बनता है (मुख्य रूप से लड़कों में) जिसमें बौद्धिक अक्षमता और आत्मकेंद्रित होता है – इस जीन का बहुत अधिक होना उतना ही बुरा है जितना कि बहुत कम होना। इस प्रकार MECP2 को मस्तिष्क विकास के लिए सही होना चाहिए, और X गुणसूत्र की खुराक तंत्र (XCI, आदि) उस संतुलन के लिए केंद्रीय हैं।
• DMD (डिस्ट्रोफिन): मानव जीनोम में सबसे बड़ा जीन, DMD (Xp21 पर) ड्यूचेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी के लिए प्रसिद्ध है। लेकिन जबकि मांसपेशियों का अपक्षय ड्यूचेन को परिभाषित करता है, एक कम ज्ञात संज्ञानात्मक पहलू है: लगभग एक तिहाई ड्यूचेन लड़कों में कुछ हद तक सीखने की अक्षमता या कम IQ होता है। डिस्ट्रोफिन केवल मांसपेशियों में नहीं होता; प्रोटीन के छोटे आइसोफॉर्म मस्तिष्क में व्यक्त होते हैं (विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस और कॉर्टेक्स में सिनैप्स पर)। DMD में उत्परिवर्तन इसलिए मांसपेशी फाइबर हानि के साथ-साथ सूक्ष्म मस्तिष्क विकास के मुद्दों को जन्म दे सकते हैं। महिलाएं शायद ही कभी ड्यूचेन प्राप्त करती हैं (चूंकि यह X-लिंक्ड रिसेसिव है), लेकिन प्रकट वाहक (विकृत XCI के साथ) हल्के संज्ञानात्मक प्रभाव दिखा सकते हैं। DMD इस बात को रेखांकित करता है कि X पर “मांसपेशी जीन” भी मस्तिष्क में चुपके से काम कर सकते हैं, संज्ञान को प्रभावित कर सकते हैं।
• OPHN1 (ओलिगोफ्रेनिन-1): OPHN1 (Xq12) सिनैप्स संरचना में साइटोस्केलेटन को नियंत्रित करके शामिल है। उत्परिवर्तन X-लिंक्ड बौद्धिक अक्षमता का कारण बनते हैं, अक्सर सेरिबेलर असामान्यताओं के साथ। प्रभावित लड़कों में विकासात्मक देरी, एटैक्सिया और एमआरआई पर सेरिबेलर हाइपोप्लासिया होता है। इस जीन का नाम वास्तव में ओलिगोफ्रेनिया से आता है, जिसका अर्थ है “छोटा मस्तिष्क” – जो परिवारों में वंशानुगत संज्ञानात्मक हानि के साथ इसकी खोज को दर्शाता है।
• DCX (डबलकोर्टिन): DCX (Xq22) मस्तिष्क विकास के दौरान न्यूरोनल माइग्रेशन के लिए महत्वपूर्ण है। पुरुषों में हेमिज़ायगस उत्परिवर्तन लिसेन्सेफली (स्मूथ ब्रेन) या गंभीर विकृतियों का कारण बनते हैं, जो आमतौर पर गहन बौद्धिक अक्षमता या शिशु मृत्यु की ओर ले जाते हैं। महिला विषमयुग्मज जीवित रह सकती हैं लेकिन अक्सर “डबल कॉर्टेक्स” (सबकॉर्टिकल बैंड हेटेरोटोपिया) होता है – मूल रूप से गलत स्थान पर न्यूरॉन्स की दूसरी परत – और मिर्गी, मोज़ेकवाद के आधार पर परिवर्तनशील संज्ञानात्मक परिणाम के साथ। DCX इस बात का उदाहरण है कि कैसे एक X जीन अकेले ही सेरेब्रल कॉर्टेक्स को पैटर्न कर सकता है।
• L1CAM: यह जीन (Xq28) L1 सेल एडहेशन मॉलिक्यूल को एन्कोड करता है, जो न्यूरल सेल माइग्रेशन और एक्सोन गाइडेंस के लिए महत्वपूर्ण है। उत्परिवर्तन L1 सिंड्रोम (जिसे CRASH सिंड्रोम भी कहा जाता है) का कारण बनते हैं जिसमें हाइड्रोसेफालस, स्पास्टिसिटी, कॉर्पस कॉलोसुम एजेनेसिस और पुरुषों में बौद्धिक अक्षमता शामिल है। यह X पर पाया जाने वाला न्यूरल वायरिंग में एक और महत्वपूर्ण गियर है।
• MAOA (मोनोअमाइन ऑक्सीडेज़ A): MAOA (Xp11) एक एंजाइम है जो न्यूरोट्रांसमीटर (सेरोटोनिन, डोपामाइन) को तोड़ता है। MAOA में एक दुर्लभ उत्परिवर्तन “योद्धा जीन” के रूप में प्रसिद्ध हो गया, जो एक डच परिवार में आवेगी आक्रामकता से जुड़ा था। जबकि यह बौद्धिक अक्षमता का कारण नहीं है, यह दिखाता है कि कैसे एक X-लिंक्ड जीन व्यवहार और तंत्रिका रसायन विज्ञान को प्रभावित कर सकता है। MAOA की कमी वाले पुरुषों में असामान्य आक्रामकता और हल्की संज्ञानात्मक हानि हो सकती है; महिलाएं आमतौर पर संरक्षित होती हैं (जब तक कि दोनों प्रतियां उत्परिवर्तित न हों) XCI के कारण।

यह केवल एक नमूना है – X गुणसूत्र मस्तिष्क में व्यक्त सैकड़ों जीनों की मेजबानी करता है। अन्य उल्लेखनीय जीनों में PGK1 (ऊर्जा चयापचय, दुर्लभ ID सिंड्रोम), SMS (स्पर्मिडाइन सिंथेज़, स्नाइडर-रॉबिन्सन सिंड्रोम के साथ ID), FTX (एक गैर-कोडिंग RNA जो X-निष्क्रियता को स्वयं प्रभावित करता है), SHANK3 (वास्तव में गुणसूत्र 22 पर, आत्मकेंद्रित में ऑटोसोमल कंट्रास्ट के रूप में शामिल), और कई स्थान जहां उत्परिवर्तन सिंड्रोमिक या गैर-सिंड्रोमिक बौद्धिक अक्षमताओं की ओर ले जाते हैं (जैसे ARX, CDKL5, FOXG1 – हालांकि बाद के दो X पर हैं और अक्सर लड़कियों में गंभीर एन्सेफैलोपैथी का कारण बनते हैं)। बड़ी तस्वीर यह है कि X गुणसूत्र “मस्तिष्क जीन” में असामान्य रूप से समृद्ध है। जैसा कि एक साइंस लेख ने सूखी टिप्पणी की, मस्तिष्क में किसी भी अन्य अंग की तुलना में अधिक X-लिंक्ड जीन अभिव्यक्ति है, और X पर ID जीन का घनत्व लगभग दोगुना है जितना आप संयोग से उम्मीद करेंगे। हमारा संज्ञानात्मक उपकरण, एक अर्थ में, भारी X-संचालित है।

नीचे कुछ प्रमुख X-लिंक्ड जीन और उनके संज्ञान में भूमिकाओं की एक गैर-थकाऊ तालिका है:

जीन (स्थान) सामान्य भूमिका यदि उत्परिवर्तित (विकार) संज्ञानात्मक प्रभाव FMR1 (Xq27) सिनैप्टिक प्रोटीन संश्लेषण का नियामक (FMRP प्रोटीन के माध्यम से)। सामान्य सिनैप्टिक प्लास्टिसिटी और सीखने के लिए आवश्यक। फ्रैजाइल X सिंड्रोम (FMR1 को मौन करने वाले CGG पुनरावृत्ति विस्तार) बौद्धिक अक्षमता (मध्यम से गंभीर); अक्सर आत्मकेंद्रित और ADHD विशेषताएं; पुरुषों में अधिक गंभीर। महिलाएं परिवर्तनशील रूप से प्रभावित होती हैं (X-निष्क्रियता पर निर्भर करती हैं)। MECP2 (Xq28) न्यूरॉन्स में ट्रांसक्रिप्शनल नियामक (मिथाइलेटेड DNA से बंधता है)। सिनैप्स विकास और जीन अभिव्यक्ति होमियोस्टेसिस के लिए महत्वपूर्ण। रेट सिंड्रोम (हानि-की-कार्य उत्परिवर्तन, X-प्रमुख); MECP2 डुप्लिकेशन सिंड्रोम (X-लिंक्ड) रेट: लड़कियों में न्यूरोडेवलपमेंटल प्रतिगमन, गंभीर बौद्धिक अक्षमता, भाषण और हाथ के उपयोग का नुकसान, आत्मकेंद्रित और मोटर समस्याएं। पुरुषों में घातक या नवजात एन्सेफैलोपैथी। डुप्लिकेशन: बौद्धिक अक्षमता, आत्मकेंद्रित, दौरे (मुख्य रूप से पुरुषों में)। OPHN1 (Xq12) Rho-GTPase सक्रियकर्ता, न्यूरॉन्स में साइटोस्केलेटन को नियंत्रित करता है (डेंड्रिटिक स्पाइन संरचना)। ओफ्न1 सिंड्रोम (सेरिबेलर हाइपोप्लासिया के साथ X-लिंक्ड बौद्धिक अक्षमता) लड़के: मध्यम ID, एटैक्सिया, एमआरआई पर सेरिबेलर विकृति; व्यवहार संबंधी मुद्दे। वाहक महिलाएं आमतौर पर हल्की या अप्रभावित होती हैं (XCI के कारण)। L1CAM (Xq28) न्यूरल सेल एडहेशन मॉलिक्यूल, न्यूरोन माइग्रेशन और एक्सोन आउटग्रोथ का मार्गदर्शन करता है (विशेष रूप से कॉर्टिकोस्पाइनल ट्रैक्ट, कॉर्पस कॉलोसुम)। L1 सिंड्रोम (X-लिंक्ड हाइड्रोसेफालस, MASA सिंड्रोम शामिल है) पुरुष: हाइड्रोसेफालस (मस्तिष्क पर पानी), स्पास्टिक पैराप्लेजिया, अनुपस्थित कॉर्पस कॉलोसुम, बौद्धिक अक्षमता (परिवर्तनशील गंभीरता)। महिलाएं: आमतौर पर स्पर्शोन्मुख वाहक। DCX (Xq22) मस्तिष्क विकास के दौरान न्यूरोनल माइग्रेशन के लिए माइक्रोट्यूब्यूल-संबंधित प्रोटीन। X-लिंक्ड लिसेन्सेफली (पुरुष); डबल कॉर्टेक्स सिंड्रोम (महिला) पुरुष: लिसेन्सेफली (“स्मूथ ब्रेन”) – गंभीर विकासात्मक देरी, दौरे, प्रारंभिक मृत्यु। महिला (मोज़ेक): डबल कॉर्टेक्स (बैंड हेटेरोटोपिया) – मिर्गी और हल्की से मध्यम बौद्धिक हानि, मोज़ेकवाद की डिग्री पर निर्भर करता है। DMD (Xp21) डिस्ट्रोफिन, मांसपेशी फाइबर और न्यूरॉन्स में संरचनात्मक प्रोटीन (सिनैप्टिक झिल्ली स्थिरीकरण)। मस्तिष्क-विशिष्ट आइसोफॉर्म सेरिबेलम, कॉर्टेक्स में होते हैं। ड्यूचेन मस्कुलर डिस्ट्रॉफी (फ्रेमशिफ्ट उत्परिवर्तन, कोई डिस्ट्रोफिन नहीं); बेकर एमडी (आंशिक कार्य) मुख्य रूप से मांसपेशी अपक्षय। ~30% ड्यूचेन लड़कों में सीखने की अक्षमता या कम IQ (औसत ~85) होती है; कुछ विशिष्ट संज्ञानात्मक घाटे (ध्यान, स्मृति)। वाहक महिलाएं शायद ही कभी संज्ञानात्मक मुद्दे दिखाती हैं जब तक कि अत्यधिक X-विकृति न हो।

(तालिका: मस्तिष्क विकास में महत्वपूर्ण भूमिकाओं वाले चयनित X-लिंक्ड जीन। कई अतिरिक्त X-लिंक्ड जीन (जैसे ARX, CDKL5, UBE3A) भी संज्ञानात्मक विकारों में योगदान करते हैं, जो तंत्रिका कार्य पर X के वैश्विक प्रभाव को रेखांकित करते हैं।)* नोट: UBE3A वास्तव में गुणसूत्र 15 पर है (एंजेलमैन सिंड्रोम जीन) – यहां X-लिंक्ड के बजाय छाप उदाहरण के रूप में शामिल है।

मूलभूत मस्तिष्क प्रक्रियाओं में X-लिंक्ड जीन की प्रचुरता विकासवादी प्रश्न उठाती है: क्या X ने मस्तिष्क जीनों को जमा किया क्योंकि उनके प्रभाव लिंग के अनुसार भिन्न होते हैं या क्योंकि पुरुषों में उन्हें एकल खुराक में रखना विकासवादी “परीक्षण” को तेज करता है? हम इसे बाद के खंड में फिर से देखेंगे। पहले, हम इन जीनों के नैदानिक दर्पण की ओर मुड़ते हैं – विकार जो X पर चीजें गलत होने पर उत्पन्न होते हैं।

X गुणसूत्र से जुड़े संज्ञानात्मक विकार#

X पर मस्तिष्क-संबंधी जीनों की प्रचुरता को देखते हुए, यह स्वाभाविक है कि कई न्यूरोलॉजिकल और मनोरोग विकारों का X-गुणसूत्रीय मूल होता है। इन स्थितियों ने X गुणसूत्र की संज्ञान में भूमिका को उजागर करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। हम इन्हें मोटे तौर पर दो समूहों में वर्गीकृत कर सकते हैं: (1) एकल-जीन X-लिंक्ड सिंड्रोम (अक्सर बौद्धिक अक्षमता और अन्य न्यूरोडेवलपमेंटल मुद्दों का कारण बनते हैं), और (2) X-गुणसूत्र एनेयूप्लॉइडी स्थितियां (जहां बहुत कम या बहुत अधिक X गुणसूत्र होने से संज्ञानात्मक फेनोटाइप प्रभावित होता है)। हम प्रत्येक का क्रमिक रूप से अन्वेषण करेंगे।

X-लिंक्ड न्यूरोडेवलपमेंटल सिंड्रोम#

ये विकार एक विशिष्ट X-लिंक्ड जीन में उत्परिवर्तन के कारण होते हैं। हमने पहले ही जीन तालिका में कई (फ्रैजाइल X, रेट, आदि) का सामना किया है। यहां हम कुछ प्रमुख X-लिंक्ड सिंड्रोम और उनके संज्ञानात्मक प्रोफाइल का सारांश प्रस्तुत करते हैं:

• फ्रैजाइल X सिंड्रोम (FXS): FMR1 में पूर्ण उत्परिवर्तन के कारण होता है (आमतौर पर >200 CGG पुनरावृत्ति जीन मौन की ओर ले जाती है)। संज्ञानात्मक प्रभाव: फ्रैजाइल X वाले पुरुषों में वैश्विक विकासात्मक देरी, मध्यम से गंभीर बौद्धिक अक्षमता होती है, और अक्सर व्यवहारिक विशेषताएं जैसे अति सक्रियता, चिंता, और आत्मकेंद्रित जैसी लक्षण (फ्लैपिंग, खराब नेत्र संपर्क) होती हैं। फ्रैजाइल X वाली महिलाएं (एक सामान्य FMR1 के साथ) सामान्य IQ या हल्की बौद्धिक हानि हो सकती हैं; लगभग 50% में कुछ सीखने या सामाजिक कठिनाइयां होती हैं। जैसा कि उल्लेख किया गया है, फ्रैजाइल X सबसे आम वंशानुगत बौद्धिक अक्षमता है और X-लिंक्ड ID मामलों का एक बड़ा हिस्सा है। विशेष रूप से, फ्रैजाइल X लिंग अंतर को रेखांकित करता है: कई महिलाएं अपने दूसरे X द्वारा बफर की जाती हैं (कुछ कोशिकाएं अभी भी FMRP व्यक्त करती हैं), जबकि पुरुषों के पास कोई नहीं होता – यह स्पष्ट रूप से प्रदर्शित करता है कि X गुणसूत्र सेटअप पुरुष भेद्यता की ओर कैसे ले जाता है।
• रेट सिंड्रोम: MECP2 में हानि-की-कार्य उत्परिवर्तनों के कारण होता है। क्लासिक रेट लड़कियों को प्रभावित करता है – जो एक संक्षिप्त सामान्य बचपन के बाद, नाटकीय रूप से प्रतिगमन करती हैं। संज्ञानात्मक प्रभाव: गहन बौद्धिक अक्षमता, सीखे गए कौशल (जैसे भाषण, उद्देश्यपूर्ण हाथ का उपयोग) का नुकसान, चाल असामान्यताएं, और दौरे। इसे अक्सर बच्चों के रूप में वर्णित किया जाता है जो 1 वर्ष की आयु के बाद उनके आसपास की दुनिया के साथ “संपर्क खो देते हैं”। MECP2 उत्परिवर्तन वाले पुरुष शिशु आमतौर पर जीवित नहीं रहते; हालांकि, कुछ क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम (47,XXY) वाले पुरुषों का रेट के साथ निदान किया गया है, प्रभावी रूप से उन्हें एक अतिरिक्त X होने से “बचाया” गया है जो एक सामान्य MECP2 ले जाता है। यह दुर्लभ परिदृश्य फिर से X-निष्क्रियता को उजागर करता है: 47,XXY वाला एक पुरुष रेट से बच सकता है क्योंकि उसकी कुछ कोशिकाएं उत्परिवर्तित MECP2 एलील को निष्क्रिय कर देती हैं, एक विशेषाधिकार जो सामान्य XY पुरुषों के पास नहीं होता। MECP2 से संबंधित विकारों में पुरुषों में हल्के विकार भी होते हैं (जैसे MECP2 डुप्लिकेशन सिंड्रोम, या आंशिक उत्परिवर्तन जो मध्यम ID और आत्मकेंद्रित का कारण बनते हैं)। कुल मिलाकर, रेट सिंड्रोम ने इस धारणा को मजबूत किया कि एक X-लिंक्ड प्रमुख उत्परिवर्तन लड़कियों में संज्ञानात्मक विकास को तबाह कर सकता है, जो विरासत का एक अनूठा तरीका है।
• फ्रैजाइल X ट्रेमर/एटैक्सिया (FXTAS): एक देर से शुरू होने वाली न्यूरोडीजेनेरेटिव स्थिति जो FMR1 प्रीम्यूटेशन (55–200 CGG पुनरावृत्ति) के पुराने पुरुष वाहकों को प्रभावित कर सकती है। जबकि यह एक बचपन का संज्ञानात्मक सिंड्रोम नहीं है, FXTAS ध्यान देने योग्य है: यह दिखाता है कि X-लिंक्ड जीन की प्रीम्यूटेशन स्थिति भी मध्य से देर वयस्कता में मस्तिष्क के मुद्दों (कंपन, एटैक्सिया, स्मृति गिरावट) का कारण बन सकती है। महिला प्रीम्यूटेशन वाहक प्राथमिक डिम्बग्रंथि अपर्याप्तता या हल्के FXTAS लक्षण विकसित कर सकते हैं, लेकिन पुरुष मुख्य रूप से प्रभावित होते हैं (फिर से, प्रीम्यूटेशन की RNA विषाक्तता से पीड़ित होने के लिए केवल एक X)। FXTAS एक आश्चर्यजनक खोज थी कि X गुणसूत्र जीवनकाल में संज्ञान को प्रभावित कर सकता है, न कि केवल विकास को।
• कॉफिन-लोवरी सिंड्रोम: RSK2 (जिसे RPS6KA3 भी कहा जाता है) में उत्परिवर्तनों के कारण होता है, एक X-लिंक्ड जीन जो सेल सिग्नलिंग में शामिल एक किनेज़ को एन्कोड करता है। यह सिंड्रोम पुरुषों में मध्यम से गंभीर बौद्धिक अक्षमता, विशिष्ट चेहरे की विशेषताएं, और कंकाल विसंगतियों की ओर ले जाता है। महिलाएं हल्की ID या यहां तक कि सामान्य हो सकती हैं मोज़ेकवाद के कारण। कॉफिन-लोवरी कई सिंड्रोमिक बौद्धिक अक्षमताओं में से एक है जो X पर मैप करती है – अन्य में क्रिश्चियनसन सिंड्रोम (SLC9A6 जीन, एटैक्सिया के साथ एक आत्मकेंद्रित जैसा सिंड्रोम), लोवे सिंड्रोम (OCRL जीन, आंख/गुर्दे के मुद्दों और ID के साथ), और इसी तरह। अलगाव में प्रत्येक दुर्लभ है, लेकिन सामूहिक रूप से यह मजबूत करता है कि X कई एकल-जीन संज्ञान के लीवर की मेजबानी करता है।
• X-लिंक्ड कारणों के साथ आत्मकेंद्रित स्पेक्ट्रम विकार (ASD): अधिकांश आत्मकेंद्रित पॉलीजेनिक है और सेक्स गुणसूत्रों से जुड़ा नहीं है। हालांकि, आत्मकेंद्रित या आत्मकेंद्रित विशेषताओं के कुछ उल्लेखनीय एकल-जीन, X-लिंक्ड कारण हैं। हमने फ्रैजाइल X और MECP2 का उल्लेख किया है। एक अन्य उदाहरण NLGN3/NLGN4X है – X पर न्यूरोलिगिन्स (सिनैप्टिक सेल एडहेशन मॉलिक्यूल) के लिए जीन; इनमें दुर्लभ उत्परिवर्तन पारिवारिक आत्मकेंद्रित में पाए गए पहले में से थे (X-लिंक्ड विरासत के साथ लड़कों को प्रभावित करते हैं)। हालांकि ऐसे मामले दुर्लभ हैं, वे X पर सामाजिक संज्ञान में योगदान देने वाले सिनैप्टिक जीन में अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, अज्ञातहेतुक आत्मकेंद्रित में विकृत लिंग अनुपात (4:1 पुरुष:महिला) ने X से संबंधित “महिला सुरक्षात्मक प्रभाव” के सिद्धांतों को प्रेरित किया है – शायद महिलाओं को आत्मकेंद्रित विकसित करने के लिए एक बड़ा उत्परिवर्तनात्मक हिट की आवश्यकता होती है, क्योंकि दो X होना (प्लस अन्य कारक) लचीलापन प्रदान कर सकता है। यह अप्रमाणित है, लेकिन यह विचार कि X गुणसूत्र न्यूरोडेवलपमेंटल जोखिम के खिलाफ बफर कर सकता है या बढ़ा सकता है, दिलचस्प है।
• लेश-न्याहन सिंड्रोम: एक X-लिंक्ड चयापचय विकार (HPRT1 जीन में उत्परिवर्तन) जो बौद्धिक अक्षमता और आत्म-हानिकारक व्यवहार (जबरदस्ती होंठ और उंगली काटने) की विशेषता है। जबकि मुख्य रूप से एक प्यूरिन चयापचय विकार है, इसका कठोर न्यूरोबिहेवियरल फेनोटाइप (अन्य ID सिंड्रोम में आत्म-हानि बहुत दुर्लभ है) सुझाव देता है कि X पर यहां तक कि चयापचय जीन भी अद्वितीय रूप से मस्तिष्क कार्य को प्रभावित कर सकते हैं।

सूची जारी है – विस्कॉट-ऑल्ड्रिच (प्रतिरक्षा की कमी के साथ कभी-कभी संज्ञानात्मक प्रभाव) से लेकर एड्रेनल ल्यूकोडिस्ट्रॉफी (X-लिंक्ड चयापचय विकार जो मस्तिष्क को डिमाइलिनेट करता है) तक। मुख्य संदेश यह है कि X-लिंक्ड एकल-जीन विकारों ने संज्ञान की जीवविज्ञान में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की है। वे अक्सर लिंग-झुके हुए गंभीरता प्रदर्शित करते हैं (पुरुषों में महिलाओं की तुलना में अधिक गंभीर), जो दूसरे X और X-इनएक्टिवेशन के सुरक्षात्मक प्रभाव को दर्शाता है। वे अक्सर आणविक मार्गों की ओर भी इशारा करते हैं जो तंत्रिका विकास के लिए महत्वपूर्ण हैं – जैसे कि फ्रैजाइल X स्थानीय प्रोटीन संश्लेषण नियंत्रण को उजागर करता है, रेट एपिजेनेटिक विनियमन को रेखांकित करता है, आदि। इसके अलावा, इतने सारे विशिष्ट सिंड्रोम का अस्तित्व इस बात की पुष्टि करता है कि X गुणसूत्र मूल रूप से संज्ञानात्मक विकास के लिए एक खदान है: X पर एक यादृच्छिक उत्परिवर्तन ऑटोसोम पर एक यादृच्छिक उत्परिवर्तन की तुलना में बौद्धिक विकलांगता का कारण बनने की अधिक संभावना है, केवल इसलिए कि X मस्तिष्क-आवश्यक जीन में समृद्ध है।

X-गुणसूत्र एनेप्लोइडीज और मस्तिष्क संरचना#

एकल जीन से परे, कभी-कभी X गुणसूत्रों की मात्रा स्वयं बदल जाती है। ये परिदृश्य – एक X बहुत कम या एक बहुत अधिक होना – संज्ञान पर X खुराक प्रभावों में एक प्रकार का “प्राकृतिक प्रयोग” प्रदान करते हैं। सामान्य सेक्स गुणसूत्र एनेप्लोइडीज में टर्नर सिंड्रोम (45,X), क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम (47,XXY), ट्रिपल X सिंड्रोम (47,XXX), और कुछ हद तक 47,XYY (जो Y को शामिल करता है, जो यहां हमारा ध्यान नहीं है) शामिल हैं। इन कैरियोटाइप वाले लोगों का अध्ययन करने से यह पता चला है कि X (और इसकी संख्या) मस्तिष्क को कैसे प्रभावित करता है।

टर्नर सिंड्रोम (45,X): टर्नर सिंड्रोम केवल एक X गुणसूत्र (और कोई दूसरा सेक्स गुणसूत्र नहीं) होने के परिणामस्वरूप होता है। व्यक्ति फेनोटाइपिक रूप से महिला होते हैं। संज्ञानात्मक रूप से, टर्नर महिलाएं आमतौर पर सामान्य समग्र बुद्धिमत्ता रखती हैं, लेकिन ताकत और कमजोरियों की एक बहुत ही विशेषता प्रोफ़ाइल होती है। सामान्य ताकतों में मौखिक कौशल और रटे हुए सीखना शामिल हैं; कमजोरियां अक्सर दृश्य-स्थानिक कार्यों, गणित और कार्यकारी कार्य में होती हैं। कई टर्नर लड़कियों को स्थानिक धारणा (जैसे नक्शा पढ़ना, ज्यामिति) और गैर-मौखिक स्मृति में परेशानी होती है, कभी-कभी सामान्य IQ के बावजूद विशिष्ट सीखने की अक्षमताओं के निदान की ओर ले जाती है। इस पैटर्न को कभी-कभी “टर्नर न्यूरोकॉग्निटिव फेनोटाइप” कहा जाता है। महत्वपूर्ण रूप से, टर्नर ने उस इम्प्रिंटिंग प्रभाव के प्रमाण भी प्रदान किए जिसकी हमने चर्चा की: औसतन, 45,X व्यक्ति जिनके पास मातृ X होता है, वे सामाजिक संज्ञान में थोड़ा खराब होते हैं (और कभी-कभी अधिक आत्मकेंद्रित जैसी विशेषताएं) उन लोगों की तुलना में जिनके पास पैतृक X होता है। इसका मतलब है कि एक इम्प्रिंटेड X जीन (केवल पिता की प्रति से सक्रिय) सामाजिक मस्तिष्क के कार्य को प्रभावित करता है। टर्नर सिंड्रोम में मस्तिष्क इमेजिंग संरचनात्मक परिवर्तनों को प्रकट करती है: उदाहरण के लिए, टर्नर लड़कियों में पार्श्विका और पश्चकपाल क्षेत्रों में कम मात्रा होती है (उनकी स्थानिक घाटे से जुड़ी), लेकिन कुछ लौकिक लोब क्षेत्रों में अपेक्षाकृत संरक्षित या यहां तक कि बड़ी मात्रा होती है (जो मौखिक मुआवजे से संबंधित हो सकती है)। टर्नर सिंड्रोम में समग्र मस्तिष्क का आकार थोड़ा कम होता है, और कुछ संरचनाएं जैसे कि एमिग्डाला और हिप्पोकैम्पस बड़े हो सकते हैं (संभवतः एस्ट्रोजन की कमी के कारण, क्योंकि टर्नर में अंडाशय की विफलता होती है – एक अनुस्मारक कि TS में कुछ संज्ञानात्मक अंतर भी हार्मोनल प्रभावों को दर्शा सकते हैं)। टर्नर सिंड्रोम यह दर्शाता है कि X जीन के एक पूर्ण सेट को खोने से क्या होता है: यह उन कार्यों को बाधित करता है जो अधिक दाएं-गोलार्ध पूर्वाग्रहित होते हैं (स्थानिक) जबकि कुछ बाएं-गोलार्ध मौखिक कौशल को संरक्षित या यहां तक कि बढ़ावा देते हैं, यह विचार फिट करता है कि दो X वास्तव में मौखिक डोमेन को सूक्ष्म रूप से नुकसान पहुंचा सकते हैं यदि कुछ भी (जैसा कि हम क्लाइनफेल्टर के साथ देखेंगे)।

क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम (47,XXY): क्लाइनफेल्टर पुरुषों के पास Y के अलावा एक अतिरिक्त X गुणसूत्र होता है (इसलिए जीनोटाइप XXY)। वे Y के कारण पुरुष होते हैं लेकिन कुछ स्त्रीकृत शारीरिक लक्षणों के साथ (अतिरिक्त X और परिणामी हाइपोगोनाडिज्म के कारण)। संज्ञानात्मक रूप से, क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम (KS) औसत IQ में हल्की कमी से जुड़ा है (जनसंख्या औसत से लगभग 10-15 अंक कम)। कई XXY लड़कों में सीखने की अक्षमताएं होती हैं, विशेष रूप से भाषा-संबंधित क्षेत्रों में – भाषण में देरी, पढ़ने में कठिनाई, आदि। विशिष्ट प्रोफ़ाइल कुछ हद तक टर्नर के विपरीत होती है: प्रदर्शन (गैर-मौखिक) IQ की तुलना में कमजोर मौखिक IQ। कार्यकारी कार्य और ध्यान भी प्रभावित हो सकते हैं, और डिस्लेक्सिया और ADHD की उच्च घटनाएं रिपोर्ट की जाती हैं। फिर भी, अधिकांश XXY व्यक्ति सामान्य IQ सीमा में कार्य करते हैं, और कुछ वयस्कता तक निदान नहीं होते हैं (अक्सर बांझपन कार्यअप के दौरान खोजे जाते हैं)। एमआरआई अध्ययन दिखाते हैं कि पुरुष मस्तिष्क में एक अतिरिक्त X होने से विशिष्ट संरचनात्मक परिवर्तन होते हैं: पार्श्विका क्षेत्रों में ग्रे मैटर की मात्रा में वृद्धि (XY की तुलना में) लेकिन लौकिक भाषा क्षेत्रों में मात्रा में कमी। उदाहरण के लिए, क्लाइनफेल्टर मस्तिष्क अक्सर सुपीरियर टेम्पोरल गाइरस और हिप्पोकैम्पस में कमी दिखाते हैं (जो भाषा/श्रवण और स्मृति के लिए महत्वपूर्ण हैं), जो उनकी भाषा-आधारित सीखने की समस्याओं के साथ मेल खाता है। इसके विपरीत, स्थानिक और मोटर कार्य से जुड़े पार्श्विका क्षेत्र अपेक्षाकृत बड़े या अधिक सक्रिय हो सकते हैं, और वास्तव में कई XXY व्यक्ति धारणा तर्क पर मौखिक कार्यों की तुलना में बेहतर करते हैं। ऐसे निष्कर्ष दृढ़ता से सुझाव देते हैं कि X गुणसूत्र खुराक का विकासशील मस्तिष्क पर क्षेत्र-विशिष्ट प्रभाव पड़ता है – मूल रूप से खुराक के आधार पर तंत्रिका विकास को “महिला-विशिष्ट” या “पुरुष-विशिष्ट” पैटर्न की ओर झुकाव। वास्तव में, एक अध्ययन ने सीधे 45,X (टर्नर), 46,XX (महिला), 46,XY (पुरुष), और 47,XXY (क्लाइनफेल्टर) की तुलना करते हुए पाया कि X खुराक कुछ क्षेत्रों में ग्रे मैटर के साथ सहसंबद्ध था जो सेक्स हार्मोन से स्वतंत्र था – इस बात का प्रमाण कि X पर जीन स्वयं इन अंतरों को चलाते हैं। यह X गुणसूत्र खुराक प्रभाव की अवधारणा को मजबूत करता है: एक X बनाम दो X विपरीत संज्ञानात्मक-व्यवहारिक प्रोफाइल उत्पन्न करता है (टर्नर बनाम क्लाइनफेल्टर), जिसमें XX (विशिष्ट महिला) अक्सर मध्यवर्ती होती है।

ट्रिपल X सिंड्रोम (47,XXX): एक अतिरिक्त X वाली महिलाएं (अक्सर “ट्रिपल X” या ट्राइसॉमी X कहा जाता है) अपेक्षाकृत सूक्ष्म फेनोटाइप रखती हैं, और कई का निदान नहीं होता है। हालांकि, सावधानीपूर्वक अध्ययन से पता चलता है कि, औसतन, ट्रिपल X महिलाओं का IQ भाई-बहनों की तुलना में लगभग 10-20 अंक कम होता है और अक्सर सीखने में कठिनाइयों का सामना करना पड़ता है। भाषा में देरी और पढ़ने की समस्याएं आम हैं, जैसे कि हल्की मोटर समन्वय समस्याएं। एक बताने वाला विवरण: ट्रिपल X लड़कियों का मौखिक IQ आमतौर पर सबसे अधिक प्रभावित होता है, अक्सर सबसे कम घटक होता है। यह दिलचस्प है क्योंकि यह क्लाइनफेल्टर को दर्शाता है (जिनके पास एक अतिरिक्त X भी है और खराब भाषा कौशल है)। इसके विपरीत, टर्नर (एक X गायब) में स्थानिक की तुलना में अपेक्षाकृत मजबूत मौखिक था। ऐसा प्रतीत होता है कि जितना अधिक X सामग्री मौजूद है, उतना ही मौखिक/भाषाई डोमेन प्रभावित हो सकता है, यह संकेत देता है कि कुछ X-लिंक्ड जीन (या उनका अतिव्यक्तिकरण) वास्तव में ट्रिपल खुराक में भाषा विकास के कुछ पहलुओं को बाधित करते हैं। फिर भी, कई 47,XXX व्यक्ति सामान्य जीवन जीते हैं – उनकी चुनौतियां अक्सर हल्की सीखने की अक्षमता या कभी-कभी भावनात्मक अपरिपक्वता के अंतर्गत आती हैं। चिंता और कुछ सामाजिक कठिनाइयों की घटनाएं बढ़ जाती हैं। ट्रिपल X में एमआरआई अध्ययन दुर्लभ हैं, लेकिन एक रिपोर्ट में समग्र मस्तिष्क की मात्रा में कमी और ललाट और लौकिक क्षेत्रों में कॉर्टिकल मोटाई में विशेष कमी, साथ ही वेंट्रिकुलर मात्रा में वृद्धि का उल्लेख किया गया। मनोरोग के दृष्टिकोण से, ट्रिपल X महिलाओं में सिज़ोफ्रेनिया का थोड़ा अधिक जोखिम है (हालांकि अधिकांश इसे विकसित नहीं करते हैं)। ट्रिपल X सिंड्रोम यह प्रदर्शित करता है कि यहां तक कि एक “अतिरिक्त” X जो बड़े पैमाने पर निष्क्रिय हो जाता है, फिर भी एक टोल लेता है – संभवतः उन एस्केपी जीनों के माध्यम से जो सभी तीन X से व्यक्त होते हैं, साथ ही नाजुक X-इनएक्टिवेशन संतुलन के विघटन के माध्यम से।

अन्य X एनेप्लोइडीज: ऐसे दुर्लभ कैरियोटाइप हैं जैसे 48,XXYY; 48,XXXY; 49,XXXXY पुरुषों में, और 48,XXXX या 49,XXXXX महिलाओं में। ये अधिक गंभीर बौद्धिक विकलांगता और जन्मजात विसंगतियों का कारण बनते हैं, जो अतिरिक्त X की संख्या के साथ मोटे तौर पर बढ़ते हैं। उदाहरण के लिए, 49,XXXXY पुरुषों में मध्यम/गंभीर ID, भाषण में देरी, और विकृत विशेषताएं होती हैं। हालांकि, “अधिक X’s” के शुद्ध संज्ञानात्मक प्रभाव को अलग करना मुश्किल है क्योंकि इन व्यक्तियों में अन्य विकासात्मक समस्याओं की उच्च संभावना भी होती है। जो स्पष्ट है वह यह है कि दो X गुणसूत्रों से परे, संज्ञानात्मक घाटे अधिक सार्वभौमिक हो जाते हैं, यह सुझाव देते हुए कि मस्तिष्क कितनी X-व्युत्पन्न आनुवंशिक संतुलन को संभाल सकता है, इसकी एक ऊपरी सीमा है।

हमें संदर्भ के लिए 47,XYY सिंड्रोम (पुरुषों में एक अतिरिक्त Y) का संक्षेप में उल्लेख करना चाहिए: XYY पुरुषों (कभी-कभी “जैकब्स सिंड्रोम” कहा जाता है) में आमतौर पर सामान्य IQ होता है लेकिन औसतन सीखने और व्यवहारिक मुद्दों में थोड़ी वृद्धि हो सकती है। दिलचस्प बात यह है कि XYY संज्ञान को नाटकीय रूप से प्रभावित नहीं करता है जिस तरह से एक अतिरिक्त X करता है – यह दर्शाता है कि Y गुणसूत्र में बहुत कम जीन होते हैं (और X के भारी-भरकम मस्तिष्क जीन में से कोई नहीं)। यह विषमता मस्तिष्क विकास में X के विशेष बोझ को रेखांकित करती है।

एक तुलनात्मक अर्थ में एनेप्लोइडीज को संक्षेप में प्रस्तुत करने के लिए, नीचे दी गई तालिका देखें:

कैरियोटाइप सिंड्रोम (लिंग) आवृत्ति प्रमुख संज्ञानात्मक विशेषताएं 45,X टर्नर सिंड्रोम (महिला) ~1 में 2,000–2,500 ♀ अधिकांश में सामान्य सामान्य बुद्धिमत्ता, लेकिन विशिष्ट सीखने की अक्षमताएं आम हैं। दृश्य-स्थानिक कौशल और गणित में स्पष्ट कमजोरी; मौखिक कौशल में सापेक्ष शक्ति। संभावित सामाजिक संज्ञान अंतर (उच्च आत्मकेंद्रित स्पेक्ट्रम लक्षण, विशेष रूप से यदि X मातृ है)। 47,XXY क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम (पुरुष) ~1 में 650 ♂ औसत IQ में हल्की कमी (~10 अंक)। बार-बार भाषा-आधारित सीखने की अक्षमताएं और भाषण में देरी। मौखिक IQ < प्रदर्शन IQ; पढ़ने और वर्तनी की चुनौतियां। अक्सर शर्मीला या हल्का स्वभाव; ADHD जोखिम में वृद्धि। समर्थन के साथ कई सामान्य सीमा में कार्यात्मक बुद्धि रखते हैं। 47,XXX ट्रिपल X सिंड्रोम (महिला) ~1 में 1,000 ♀ निम्न-सामान्य सीमा में औसत IQ (85–90), आमतौर पर पारिवारिक अपेक्षा से ~20 अंक कम। मौखिक कौशल सबसे अधिक प्रभावित (व्यक्त करने वाली भाषा में देरी, पढ़ने में कठिनाई)। कई में सूक्ष्म सीखने की अक्षमताएं होती हैं लेकिन वे सामान्य स्कूलिंग के भीतर होती हैं। चिंता और सामाजिक कठिनाइयों में थोड़ी वृद्धि। हल्के प्रस्तुतीकरण के कारण अक्सर निदान नहीं किया जाता है। 48,XXXY / 49,XXXXY आदि दुर्लभ क्लाइनफेल्टर वेरिएंट (पुरुष) बहुत दुर्लभ अधिक X’s गंभीर बौद्धिक विकलांगता, विकासात्मक देरी, और जन्मजात विसंगतियों का कारण बनते हैं। IQ अक्सर <70 3+ X’s के साथ। भाषण अक्सर गंभीर रूप से प्रभावित होता है। 47,XYY XYY सिंड्रोम (पुरुष) ~1 में 1,000 ♂ (एक X एनेप्लोइड नहीं, लेकिन संदर्भ के लिए) आमतौर पर सामान्य IQ; संभवतः मौखिक IQ में थोड़ी कमी। भाषण में देरी, पढ़ने में कठिनाई, और व्यवहारिक मुद्दों (आवेग/अति सक्रियता) की घटनाओं में वृद्धि हो सकती है। अधिकांश XYY पुरुष सामान्य जीवन जीते हैं; “सुपरमाले” धारणा एक मिथक है।

तालिका: सामान्य सेक्स गुणसूत्र एनेप्लोइडीज की संज्ञानात्मक प्रोफाइल। पैटर्न सुझाव देते हैं कि X खुराक में वृद्धि (1 से 2 से 3 प्रतियों तक) क्रमिक भाषा/सीखने की हानि की ओर ले जाती है, जबकि एक X खोने से (टर्नर) स्थानिक कौशल में बाधा आती है। ये प्रभाव बड़े संरचनात्मक मस्तिष्क असामान्यताओं की अनुपस्थिति में भी होते हैं, जो तंत्रिका विकास पर जीन-खुराक प्रभावों की ओर इशारा करते हैं।

इन सिंड्रोमों का अध्ययन प्रकटक रहा है। शायद सबसे स्पष्ट सबक यह है कि X गुणसूत्र केवल जीनों का निष्क्रिय सेट नहीं है बल्कि मस्तिष्क संगठन के लिए खुराक-संवेदनशील खाका है। विशेष रूप से टर्नर और क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम ने हमें सिखाया है कि कुछ संज्ञानात्मक क्षमताएं X खुराक से खुराक-निर्भर, योगात्मक तरीके से जुड़ी होती हैं। उदाहरण के लिए, एक सम्मोहक खोज यह है कि कुछ मस्तिष्क क्षेत्रों (जैसे पार्श्विका प्रांतस्था) में वॉल्यूम अंतर होते हैं जो 45,X, 46,XX, और 47,XXY में योगात्मक होते हैं – जिसका अर्थ है 0, 1, या 2 अतिरिक्त X गुणसूत्र मात्रा में क्रमिक परिवर्तन उत्पन्न करते हैं। यह सुझाव देता है कि X प्रतिलिपि संख्या के कारण जीन अभिव्यक्ति अंतर सीधे मस्तिष्क संरचना को प्रभावित करते हैं, सेक्स हार्मोन से स्वतंत्र। वास्तव में, शोधकर्ता ध्यान देते हैं कि ये X प्रभाव गोनाडल हार्मोन से ऊपर और परे कार्य करते प्रतीत होते हैं। ऐसे निष्कर्ष उस सरल दृष्टिकोण को चुनौती देते हैं कि मस्तिष्क में सेक्स अंतर सभी एस्ट्रोजन या टेस्टोस्टेरोन द्वारा संचालित होते हैं – स्पष्ट रूप से, X का आनुवंशिक प्रभाव एक प्रमुख खिलाड़ी है।

यह भी आकर्षक है कि प्रभावित डोमेन (मौखिक बनाम स्थानिक संज्ञान) कुछ प्रसिद्ध औसत सेक्स अंतरों के साथ मेल खाते हैं। महिलाएं औसतन मौखिक प्रवाह में उत्कृष्ट होती हैं और उनके स्थानिक क्षमता में थोड़ी कमी होती है; पुरुष इसके विपरीत – और यहां हमारे पास टर्नर महिलाएं हैं (केवल 1 X के साथ, पुरुष स्थिति की नकल करते हुए) जो स्थानिक की तुलना में बढ़ी हुई मौखिक दिखाती हैं, और क्लाइनफेल्टर पुरुष (2 X’s, एक स्त्रीकृत आनुवंशिक परिदृश्य) इसके विपरीत दिखाते हैं। यह अनुमान लगाना लुभावना है कि X गुणसूत्र इन संज्ञानात्मक सेक्स अंतरों का एक प्रमुख वास्तुकार है। जबकि हार्मोन निस्संदेह योगदान करते हैं, X-लिंक्ड जीन (और आपके पास कितनी प्रतियां हैं) संभवतः विकासशील मस्तिष्क को अधिक “महिला” या “पुरुष” संज्ञानात्मक प्रोफाइल की ओर झुका सकते हैं। वास्तव में, X-इनएक्टिवेशन से बचने वाले जीन, जो महिलाओं में अधिक व्यक्त होते हैं, मौखिक/संचार मस्तिष्क विकास को बढ़ावा दे सकते हैं, जबकि पुरुष की एकल खुराक स्थानिक/नेविगेशनल सर्किट का पक्ष ले सकती है। यह अनुमान है लेकिन एनेप्लोइडी अध्ययन और जीन अभिव्यक्ति विश्लेषण के साक्ष्य के प्रकाश में “जमीन पर आधारित अनुमान” है।

संक्षेप में, इन सिंड्रोमों में X गुणसूत्रों की असामान्य संख्या ने X की भूमिका में एक प्राकृतिक खिड़की प्रदान की है। वे इस बात को घर तक पहुंचाते हैं कि X गुणसूत्र एक अद्वितीय संज्ञानात्मक भार वहन करता है – बहुत कम या बहुत अधिक प्रणाली को असंतुलित कर देता है। अध्ययनों के निष्कर्षों की स्थिरता (जैसे टर्नर बनाम क्लाइनफेल्टर पूरक प्रोफाइल) यह स्पष्ट करती है कि हम मस्तिष्क पर प्रत्यक्ष X-लिंक्ड जीन प्रभाव देख रहे हैं, न कि केवल माध्यमिक हार्मोनल या सामाजिक कारक। जैसा कि एक समीक्षा ने उपयुक्त रूप से कहा, सेक्स गुणसूत्र एनेप्लोइडीज हमें मस्तिष्क संरचना पर “उपधारा आनुवंशिक प्रभाव” देते हैं जो डाउनस्ट्रीम अंतःस्रावी प्रभावों से पहले होते हैं। अब, विकारों और सिंड्रोमों को कवर करने के बाद, आइए इस पर विचार करें कि X गुणसूत्र इस तरह क्यों स्थापित है – कौन सी विकासवादी ताकतों ने एक X को आकार दिया जो संज्ञान के लिए इतना महत्वपूर्ण है।

विकासवादी दृष्टिकोण: X पर इतने सारे मस्तिष्क जीन क्यों?#

X गुणसूत्र की संज्ञान में प्रमुख भूमिका शायद दुर्घटना से नहीं उभरी। कई विकासवादी परिकल्पनाएं यह समझाने का प्रयास करती हैं कि X एक भारी संज्ञानात्मक बोझ क्यों वहन करता है और कैसे लिंग-विशिष्ट चयनात्मक दबावों ने इसे आकार दिया हो सकता है।

यौन विरोधाभास और हेमिजाइगस एक्सपोजर: एक प्रमुख विचार यह है कि X गुणसूत्र उन जीनों के लिए एक हॉटस्पॉट है जिनके यौन विरोधाभासी प्रभाव होते हैं – ऐसे एलील जिनके पुरुषों बनाम महिलाओं में अलग-अलग फिटनेस परिणाम होते हैं। क्योंकि X पीढ़ियों में दो-तिहाई समय महिलाओं (XX) में और एक-तिहाई पुरुषों (XY) में बिताता है, और क्योंकि X पर कोई भी दिया गया एलील पुरुषों में तुरंत उजागर होता है (दूसरी प्रति के पीछे छिपने के लिए नहीं), X पर विकास ऑटोसोम से काफी अलग हो सकता है। यदि X पर एक उत्परिवर्तन पुरुषों के लिए फायदेमंद है लेकिन महिलाओं के लिए हानिकारक है (एक पुरुष-चालित एलील), तो पुरुष लाभ इसे फैलाने की अनुमति दे सकता है क्योंकि पुरुष इसे हेमिजाइगस रूप से व्यक्त करते हैं (तुरंत लाभ प्राप्त करते हैं) और महिलाओं में यह आवर्ती या दूसरी X द्वारा कम किया जा सकता है। इसके विपरीत, यदि एक उत्परिवर्तन महिलाओं को लाभ देता है लेकिन पुरुषों को नुकसान पहुंचाता है, तो तथ्य यह है कि पुरुषों के पास केवल एक X है, इसका मतलब है कि पुरुष-हानिकारक प्रभाव पूरी तरह से महसूस किया जाता है और संभवतः इसके खिलाफ चयन किया जाता है जब तक कि महिला लाभ बहुत बड़ा न हो। इस प्रकार, सिद्धांत एक पूर्वाग्रह की भविष्यवाणी करता है: X पुरुष-लाभकारी आवर्ती एलील को जमा कर सकता है (क्योंकि वे पुरुषों में बिना जोड़े के चमक सकते हैं), और साथ ही महिला-लाभकारी प्रमुख एलील (क्योंकि X कुल मिलाकर महिलाओं में अधिक बार होता है)। स्तनधारियों में, दिलचस्प बात यह है कि सबूत X पर पुरुष-पूर्वाग्रहित जीन के अतिप्रस्तुति का सुझाव देते हैं – जो कि फल मक्खियों में देखा गया है, उसके विपरीत। यह संकेत दे सकता है कि बहुत सारे जीन जो पुरुष लक्षणों को बढ़ाते हैं (शायद संज्ञानात्मक पहलू जो ऐतिहासिक रूप से पुरुष प्रतिस्पर्धा या उत्तरजीविता में सहायता करते थे) ने X पर एक घर पाया।

अब, यह मस्तिष्क से कैसे संबंधित है? यह हो सकता है कि कुछ संज्ञानात्मक क्षमताएं पुरुषों बनाम महिलाओं में अलग-अलग चयन दबावों के अधीन थीं। उदाहरण के लिए, यदि स्थानिक नेविगेशन पुरुष प्रजनन सफलता के लिए अधिक महत्वपूर्ण था (काल्पनिक रूप से, शिकारी-संग्रहकर्ता संदर्भों में) जबकि सामाजिक संज्ञान महिलाओं के लिए महत्वपूर्ण था (किं नेटवर्क का प्रबंधन करना, आदि), तो X उन लक्षणों को अलग-अलग बढ़ावा देने वाले वेरिएंट जमा कर सकता है। कुछ ने अनुमान लगाया है कि X मस्तिष्क विकास को या तो अधिक “सिस्टमाइजिंग” (पुरुष-विशिष्ट, स्थानिक/यांत्रिक) या “सोशलाइजिंग” (महिला-विशिष्ट) संज्ञानात्मक शैलियों की ओर झुका सकता है। स्क्यूज़ और अन्य द्वारा एक विवादास्पद सिद्धांत है कि सामाजिक संज्ञान में एक इम्प्रिंटेड X लिंक हो सकता है (पैतृक X लड़कियों में सामाजिक कौशल को बढ़ावा देता है)। विकासवादी रूप से, यह प्रतिबिंबित कर सकता है कि पिता सहानुभूतिपूर्ण, सामाजिक रूप से कुशल बेटियों के विकास को चला रहे हैं (पोते के माध्यम से समावेशी फिटनेस के लिए), जबकि बेटे (केवल मातृ X के साथ) उस पैतृक धक्का को नहीं प्राप्त करेंगे। यह कुछ हद तक अनुमान है, लेकिन टर्नर सिंड्रोम इम्प्रिंटिंग निष्कर्ष इसे विश्वसनीयता देते हैं।

मस्तिष्क और प्रजनन जीन का संवर्धन: तुलनात्मक जीनोमिक्स ने दिखाया है कि, मनुष्यों और अन्य स्तनधारियों में, X गुणसूत्र मस्तिष्क और प्रजनन ऊतकों में व्यक्त जीनों के लिए समृद्ध है। एक अध्ययन ने नोट किया कि मस्तिष्क-व्यक्त जीन, साथ ही सेक्स और प्रजनन से संबंधित जीन, मानव X पर अधिक प्रतिनिधित्व करते हैं। ऐसा क्यों हो सकता है? एक विचार यौन चयन और X-लिंकिंग नामक एक अवधारणा है। लक्षण जो यौन रूप से चयनित होते हैं (जैसे संभवतः साथी आकर्षण या प्रतिस्पर्धा में उपयोग की जाने वाली संज्ञानात्मक क्षमताएं) X-लिंक्ड हो सकते हैं क्योंकि X का संचरण पैटर्न (माताओं से बेटों तक, पिता से बेटियों तक) दिलचस्प गतिशीलता की अनुमति देता है। उदाहरण के लिए, एक X-लिंक्ड लक्षण जो पुरुष प्रजनन सफलता में सुधार करता है, बेटियों को पारित किया जाएगा (जो इसे सीधे उपयोग नहीं करती हैं), लेकिन वे बेटियों को अपने बेटों के लिए ले जाती हैं (जो फिर लाभान्वित होते हैं)। यह एक मजबूत चयन इंजन बना सकता है यदि लक्षण आवर्ती है – जिन माताओं के पास अपने X’s में से एक पर एक महान एलील होता है, उनके सफल बेटे होंगे, उस एलील को फैलाते हुए।

एक और कोण हेमिजाइगोसिटी लाभ है: X पर, कोई भी आवर्ती लाभकारी एलील पुरुषों में तुरंत चयन के लिए दिखाई देता है (क्योंकि उनके पास इसे छिपाने के लिए कोई दूसरी प्रति नहीं है)। इसका मतलब है कि विकास X पर मस्तिष्क-बढ़ाने वाले उत्परिवर्तनों को अधिक आसानी से “देख” और बढ़ावा दे सकता है, जितना कि ऑटोसोम पर (जहां वे पीढ़ियों के लिए विषमजीनों में छिप सकते हैं)। विकासवादी समय के साथ, यह X पर ऐसे एलील के एकाग्रता की ओर ले जा सकता है। इसे X-लिंक्ड बौद्धिक विकलांगता के सामान्य होने के एक कारण के रूप में प्रस्तावित किया गया है: वही तंत्र जिसने X पर लाभकारी मस्तिष्क एलील को जमा करने की अनुमति दी, इसका मतलब है कि हानिकारक भी अधिक स्पष्ट रूप से विकार पैदा कर सकते हैं (और शुद्ध हो सकते हैं, लेकिन नए उत्पन्न होते रहते हैं)।

संरक्षण बनाम नवाचार: X गुणसूत्र प्लेसेंटल स्तनधारियों में अपेक्षाकृत संरक्षित है – Y की तुलना में बहुत अधिक जो तेजी से पतित हो गया। अधिकांश X जीन दोनों लिंगों में महत्वपूर्ण कार्य करते हैं, जिसने उनके विकास को बाधित किया। दिलचस्प बात यह है कि मस्तिष्क-संबंधित X जीन भी अत्यधिक संरक्षित होते हैं (उनका उत्परिवर्तन अक्सर गंभीर विकार पैदा करता है, यह दर्शाता है कि वे शुद्धिकरण चयन के अधीन हैं)। दूसरी ओर, X पर कुछ बहु-प्रतिलिपि जीन परिवारों (विशेष रूप से वृषण में) का विस्तार हुआ है – लेकिन वे अक्सर पुरुष प्रजनन के लिए विशिष्ट होते हैं, जो हमारा ध्यान नहीं है। बात यह है कि X पर संज्ञानात्मक जीनों को शायद मजबूत विकासवादी दबाव द्वारा बनाए रखा गया है, यह देखते हुए कि उनका नुकसान कितना हानिकारक हो सकता है (उदाहरण के लिए, MECP2 या FMR1 कार्यक्षमता का नुकसान गंभीर रूप से फिटनेस को प्रभावित करता है)। इस प्रकार, X को महत्वपूर्ण तंत्रिका जीनों के लिए एक सुरक्षित भंडार के रूप में देखा जा सकता है जिसे सावधानीपूर्वक विनियमन की आवश्यकता होती है (X-इनएक्टिवेशन के साथ शायद महिलाओं में नियंत्रण की एक अतिरिक्त परत प्रदान करता है)।

जीनोमिक इम्प्रिंटिंग और पैतृक संघर्ष: कुछ X-लिंक्ड जीनों का इम्प्रिंटिंग (पैतृक बनाम मातृ अभिव्यक्ति अंतर) मातृ और पैतृक जीनोम के बीच एक विकासवादी खींचतान का संकेत देता है। जीनोमिक इम्प्रिंटिंग का क्लासिक सिद्धांत यह बताता है कि संतानों के विकास में मातृ और पैतृक हित भिन्न हो सकते हैं – अक्सर विकास और चयापचय जीन के लिए चर्चा की जाती है (पैतृक जीन बड़े संतानों का पक्ष लेते हैं जो मां से अधिक मांग करते हैं; मातृ जीन संयम का पक्ष लेते हैं)। मस्तिष्क में, यह अनुमान लगाया गया है कि पैतृक रूप से व्यक्त जीन ऐसे सामाजिक व्यवहारों को बढ़ावा दे सकते हैं जो निवेश को आकर्षित करते हैं (परिवार से), जबकि मातृ रूप से व्यक्त इसे सीमित कर सकते हैं। इसे X पर लागू करते हुए: चूंकि पुरुष केवल एक मातृ X प्राप्त करते हैं, X पर कोई भी पैतृक रूप से व्यक्त संज्ञानात्मक बढ़ाने वाला बेटियों को लाभान्वित करेगा लेकिन बेटों में अनुपस्थित होगा। कुछ सिद्धांतकारों (हैग, स्क्यूज़) ने अनुमान लगाया है कि पैतृक X जीन महिला सामाजिक संज्ञान को बढ़ा सकते हैं, एक रणनीति के रूप में मदद मांगने या पोते की सफलता सुनिश्चित करने के लिए, जबकि मातृ X इस संबंध में थोड़ा “स्वार्थी” हो सकता है। टर्नर सिंड्रोम में निष्कर्ष और हाल के माउस अध्ययन इस कथा के अनुरूप हैं – पैतृक X सामाजिक और संज्ञानात्मक लाभ प्रदान करता प्रतीत होता है। यदि यह सच है, तो इसका मतलब है कि कम से कम X गुणसूत्र की संज्ञान में भूमिका का एक हिस्सा वास्तव में एक विकासवादी माता-पिता-संतान संघर्ष का परिणाम है जो हमारे सामाजिक मस्तिष्क को इम्प्रिंटिंग के माध्यम से आकार देता है।

सकारात्मक चयन संकेत: मस्तिष्क कार्य से संबंधित X-लिंक्ड उम्मीदवारों की पहचान करने के लिए सकारात्मक चयन (तेजी से विकास) के संकेतों की तलाश करने वाले जीनोम-वाइड अध्ययनों ने कुछ दिलचस्प X-लिंक्ड उम्मीदवारों की पहचान की है। साहित्य से एक उदाहरण PTCHD1 है, एक X-लिंक्ड जीन जो ऑटिज्म और बौद्धिक विकलांगता से जुड़ा है, जो मनुष्यों में अनुकूलनात्मक विकास के संकेत दिखाता है (हालांकि व्याख्या मुश्किल है)। एक और उदाहरण: भाषण और भाषा में शामिल जीन, जैसे FOXP2 (X-लिंक्ड नहीं) और इसके कुछ साझेदार, सकारात्मक चयन दिखाते हैं, लेकिन FOXP2 का एक X-लिंक्ड डाउनस्ट्रीम लक्ष्य भी है (CNTNAP2 वास्तव में 7q पर, उस उदाहरण को छोड़ दें)। हालांकि, एक आवर्ती अवलोकन यह है कि X गुणसूत्र अक्सर ऑटोसोम की तुलना में मजबूत चयन संकेतों के साथ उच्च अनुपात में लोकी दिखाता है जब प्रभावी जनसंख्या आकार के अंतर के लिए सही किया जाता है। मानव विभेदन के कुछ अध्ययनों ने संज्ञान और प्रजनन जैसे लक्षणों के लिए X पर कठिन स्वीप के संवर्धन को नोट किया है। सरल शब्दों में, X मस्तिष्क को प्रभावित करने वाले अपेक्षाकृत त्वरित आनुवंशिक अनुकूलन के लिए एक खेल का मैदान हो सकता है। यह यौन चयन से जुड़ सकता है – यदि एक संज्ञानात्मक लक्षण प्रजनन लाभ प्रदान करता है, तो इसे बढ़ावा देने वाले किसी भी X-लिंक्ड वेरिएंट आबादी के माध्यम से स्वीप कर सकते हैं, खासकर यदि वे पुरुष-लाभकारी थे।

विकासवादी संदर्भ में, कोई यह नजरअंदाज नहीं कर सकता कि पुरुषों और महिलाओं ने मानव (और स्तनधारी) इतिहास के दौरान विभिन्न संज्ञानात्मक चुनौतियों का सामना किया। X गुणसूत्र, एक अद्वितीय विरासत स्थिति में होने के नाते, इन अंतरों को डायल करने के लिए विकास द्वारा लाभ उठाया गया हो सकता है। उदाहरण के लिए, कुछ ने आश्चर्य व्यक्त किया है कि IQ में अधिक पुरुष परिवर्तनशीलता और पुरुषों में विकासात्मक विकारों की उच्च घटनाएं (ऑटिज्म, ADHD, आदि) X-लिंक्ड कारकों को प्रतिबिंबित कर सकती हैं – चूंकि पुरुष X के लिए हाप्लॉइड होते हैं, वहां कोई भी परिवर्तनशीलता पूरी तरह से दिखाई देती है, जबकि महिलाओं के दो X चरम सीमाओं को बफर करते हैं। यह एक विकासवादी व्यापार-बंद है: पुरुष हानिकारक X उत्परिवर्तनों से अधिक बार प्रभावित होते हैं (इसलिए अधिक पुरुष बौद्धिक विकलांगता या रंग अंधापन या ऑटिज्म के साथ), लेकिन वे दुर्लभ लाभकारी X एलील से भी असमान रूप से लाभान्वित हो सकते हैं (संभवतः नवाचार या चरम प्रतिभाओं में योगदान)। यह अनुमान है, लेकिन यह एक दिलचस्प लेंस है, यह देखने के लिए कि क्यों प्रतिभाओं और विकलांगताओं में एक सेक्स पूर्वाग्रह है – X उस पहेली का एक टुकड़ा हो सकता है।

संक्षेप में, विकास ने संभवतः X गुणसूत्र को मस्तिष्क जीनों के साथ स्टॉक किया क्योंकि कई कारकों का संगम: पुरुषों में आवर्ती की एक्सपोजर, संज्ञानात्मक लक्षणों पर लिंग-विशिष्ट चयन, और माता-पिता के बीच जीनोमिक संघर्ष। 300+ मिलियन वर्षों में (जब से X और Y अलग होना शुरू हुए), X न केवल “हाउसकीपिंग” जीन का एक संग्रह बन गया, बल्कि यौन रूप से चयनित लक्षणों को भी शामिल करने वाले जीन – और बुद्धिमत्ता या मस्तिष्क कार्य संभवतः ऐसा ही एक लक्षण है। यह दृष्टिकोण X को संज्ञानात्मक द्विरूपता के एक वास्तुकार और तेजी से संज्ञानात्मक विकास के लिए एक ढांचे के रूप में पुनः प्रस्तुत करता है। यह चोट नहीं पहुंचाता कि X एक बड़ा लक्ष्य है (Y की तुलना में बहुत बड़ा), जो विकासवादी प्रयोग के लिए बहुत सारे उत्परिवर्तन सब्सट्रेट की पेशकश करता है। बेशक, इन विकासवादी लाभों के साथ एक लागत आती है – X-लिंक्ड विकारों का एक पूरा वर्ग जो एक लिंग (आमतौर पर पुरुषों) को असमान रूप से प्रभावित करता है। प्रकृति ने इस व्यापार-बंद को सार्थक माना है।

मस्तिष्क संरचना और कार्य: X फैक्टर#

हमने टर्नर और क्लाइनफेल्टर सिंड्रोम के संदर्भ में मस्तिष्क संरचना पर चर्चा की है; अब आइए सामान्य रूप से देखें कि X गुणसूत्र न्यूरोएनाटॉमी और मस्तिष्क कार्य को कैसे प्रभावित करता है। आधुनिक न्यूरोइमेजिंग और जीनोमिक्स के साथ, वैज्ञानिक सामान्य आबादी में और साथ ही नैदानिक समूहों में मस्तिष्क विशेषताओं से X-गुणसूत्रीय भिन्नता को सीधे जोड़ना शुरू कर रहे हैं।

8. Otter M et al. Triple X syndrome: a review. Eur J Hum Genet 18 (2010) 265-271. [https://doi.org/10.1038/ejhg.2009.109]
9. Ross JL et al. Phenotypes of XYY syndrome. Pediatrics 139 (2017) e20164040. [https://doi.org/10.1542/peds.2016-4040]
10. CDC. Fragile X Syndrome—Data & Statistics (2020). [https://www.cdc.gov/ncbddd/fxs/data.html]
11. Basit S et al. Fragile X Syndrome. StatPearls 2023. [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK559290]
12. Staton JJ et al. Common X-linked variation influences human brain structure. bioRxiv (2021). [https://doi.org/10.1101/2021.06.24.449711]
13. Schultz MD et al. DNA methylation maps reveal epigenetic basis of gene escape from X-inactivation. Nature 528 (2015) 216-221. [https://doi.org/10.1038/nature14465]
14. Fischer A et al. Genomic and epigenetic landscape of the X chromosome. Trends Genet 30 (2014) 315-324. [https://doi.org/10.1016/j.tig.2014.04.004]
15. Haig D. Coadaptation and conflict in genomic imprinting. Hereditas 151 (2014) 129-140. [https://doi.org/10.1111/hrd2.00062]