High-frequency amplitude-modulated sinusoidal stimulation desynchronizes neural activity and enhances naturalness of evoked sensations
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि एक नवीन फास्ट-ऑसिलेटिंग एम्प्लीट्यूड-मॉड्यूलेटेड साइनुसोइडल (FAMS) उत्तेजना तरंग परिधीय तंत्रिकाओं में तंत्रिका गतिविधि को विसंयोजित (desynchronize) करती है, जिसके परिणामस्वरूप पारंपरिक आयताकार स्पंदों की तुलना में अधिक स्वाभाविक और आरामदायक संवेदी धारणाएं प्राप्त होती हैं, जिससे यह अंगभंग (amputees) व्यक्तियों में संवेदी फीडबैक को बहाल करने के लिए एक आशाजनक बायोमिमेटिक रणनीति प्रदान करती है।
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कल्पना कीजिए कि आप वॉकी-टॉकी का उपयोग करके अपने एक दोस्त को संदेश भेजने की कोशिश कर रहे हैं।
पुराना तरीका (पारंपरिक उत्तेजना - Traditional Stimulation):
अभी, डॉक्टर अंगों को खो चुके लोगों में संवेदना (feeling) बहाल करने के लिए विद्युत स्पंदों (electrical pulses) का उपयोग करते हैं। इसे इस तरह सोचें जैसे आप अपने दोस्त के कंधे पर एक कठोर, लकड़ी की छड़ी से थपथपा रहे हों। टैप। टैप। टैप। यह तेज़, लयबद्ध और पूरी तरह से सिंक्रनाइज़ है। क्योंकि हर थपथपाहट बिल्कुल एक ही समय पर होती है, आपके दोस्त के मस्तिष्क को एक ऐसा संदेश मिलता है जो एक रोबोटिक, भिनभिनाते हुए "झुनझुनी" जैसा महसूस होता है, न कि एक प्राकृतिक स्पर्श जैसा। यह अप्राकृतिक है और असहज महसूस करा सकता है, लगभग एक खराब कंपन (vibration) की तरह।
समस्या:
मस्तिष्क इस बात का अभ्यस्त है कि एक साथ कई लोग बात कर रहे हों, जहाँ हर कोई थोड़े अलग समय और अलग लय के साथ बोलता है। पुराना "लकड़ी की छड़ी" वाला तरीका पूरी भीड़ को एक ही सुर में चिल्लाने जैसा बनाता है, जो सुनने में अराजक और नकली लगता है।
नया समाधान (FAMS):
यह शोध पत्र पेश करता है कि नसों से बात करने का एक नया तरीका क्या है जिसे FAMS (फास्ट एम्प्लीट्यूड-मॉड्यूलेटेड साइनुसोइडल) कहा जाता है।
यह कैसे काम करता है, इसके लिए कुछ उपमाओं (analogies) का उपयोग किया गया है:
1. "समुद्र की लहर" बनाम "हथौड़ा"
तंत्रिका (nerve) पर एक तीखे, वर्गाकार "हथौड़े" (पुराने आयताकार पल्स) की तरह प्रहार करने के बजाय, FAMS एक चिकनी, लुढ़कने वाली "समुद्र की लहर" (एक साइन वेव) का उपयोग करता है।
- हथौड़ा: यह सभी पर एक साथ प्रहार करता है।
- लहर: यह धीरे से अंदर आती है। क्योंकि लहर चिकनी तरह से ऊपर-नीचे होती है, इसलिए विभिन्न तंत्रिका तंतु (nerve fibers) (जो अलग-अलग आकार की नावों की तरह हैं) अलग-अलग क्षणों में प्रतिक्रिया करते हैं। कुछ लहर को जल्दी पकड़ते हैं, कुछ देर से। यह एक विसंयोजन (desynchronized) प्रभाव पैदा करता है, जहाँ नसें अलग-अलग समय पर सक्रिय होती हैं, ठीक एक स्वाभाविक भीड़ की तरह।
2. "फ्लैशिंग डिस्को लाइट"
शोधकर्ताओं ने महसूस किया कि केवल एक चिकनी लहर का उपयोग करना पर्याप्त नहीं था; उन्हें यह नियंत्रित करने की आवश्यकता थी कि नसें कितनी तेज़ी से सक्रिय होती हैं। इसलिए, उन्होंने एक विशेष लहर बनाई जो एक डिस्को लाइट की तरह है।
- कल्पना करें कि एक ऐसी रोशनी जो बहुत तेज़ी से चमकती है (एक सेकंड में हज़ारों बार)। वह "कैरियर" फ्रीक्वेंसी है।
- लेकिन, उस चमकती रोशनी की तीव्रता धीरे-धीरे ऊपर-नीचे होती है (जैसे एक धीमी धड़कन)। वह "बीट" फ्रीक्वेंसी है।
- जादू: तेज़ चमक नसों को ऊबने या ब्लॉक होने से रोकती है, जबकि धीमी धड़कन (बीट) समग्र लय को नियंत्रित करती है। यह एक ऑर्केस्ट्रा के संचालन जैसा है जहाँ संगीतकार तेज़ नोट्स बजा रहे हैं, लेकिन कंडक्टर धीरे-धीरे टेम्पो को बदल रहा है ताकि यह प्राकृतिक बना रहे।
3. "कॉन्सर्ट में भीड़"
नसों को एक कॉन्सर्ट में मौजूद भीड़ के रूप में सोचें।
- पुराना तरीका: कंडक्टर चिल्लाता है "ताली बजाओ!" और हर कोई बिल्कुल एक ही मिलीसेकंड में ताली बजाता है। यह एक एकल, तेज़ धमाके की तरह सुनाई देता है।
- FAMS तरीका: कंडक्टर एक जटिल लय बजाता है। कुछ लोग बीट पर ताली बजाते हैं, कुछ एक सेकंड की देरी से, कुछ थोड़ा पहले। परिणाम एक समृद्ध, बनावट वाला स्वर है जो जीवंत और जैविक महसूस होता है।
उन्होंने क्या पाया?
टीम ने कंप्यूटर मॉडल, बिल्लियों और अंततः, मानव स्वयंसेवकों पर इसका परीक्षण किया।
- लैब में: उन्होंने देखा कि FAMS ने नसों को एक अव्यवस्थित, अराजक, लेकिन प्राकृतिक तरीके से सक्रिय किया, जो पुराने तरीके की रोबोटिक फायरिंग के विपरीत था।
- मानवों में: उन्होंने लोगों को अपनी आँखें बंद करने और अपनी कलाई पर दो अलग-अलग विद्युत संवेदनाओं को महसूस करने के लिए कहा। एक पुराना "हथौड़ा थपथपाना" था, और दूसरा नया "समुद्र की लहर"।
- परिणाम: प्रतिभागियों ने लगातार कहा कि नया FAMS अहसास बहुत अधिक प्राकृतिक था। यह एक अजीब विद्युत भिनभिनाहट के बजाय एक वास्तविक स्पर्श जैसा महसूस हुआ। यहाँ तक कि जब उन्होंने इसकी आवाज़ (तीव्रता) बढ़ाई, तब भी नया तरीका पुराने तरीके की तुलना में बेहतर महसूस हुआ।
यह क्यों मायने रखता है?
प्रोस्थेटिक अंगों (रोबोटिक हाथ या पैर) वाले लोगों के लिए, स्पर्श की भावना प्राप्त करना एक बहुत बड़ी बात है। अभी, यदि आप एक रोबोटिक हाथ से कप को छूते हैं, तो आपको एक अजीब, अप्राकृतिक कंपन महसूस हो सकता है।
FAMS के साथ, हम जल्द ही कृत्रिम अंग वाले लोगों को स्पर्श की ऐसी भावना दे पाएंगे जो वास्तविक लगे। वे एक नरम तकिए और एक सख्त मेज के बीच के अंतर को महसूस कर सकेंगे, न कि केवल एक "भिनभिनाहट" के रूप में, बल्कि एक वास्तविक संवेदना के रूप में। यह रोबोटिक अंगों को वास्तव में शरीर का हिस्सा महसूस कराने में मदद कर सकता है।
संक्षेप में: शोधकर्ताओं ने यह पता लगाया कि नसों को एक साथ कदम से कदम मिलाकर चलने से कैसे रोका जाए और उन्हें एक अधिक प्राकृतिक, जटिल लय पर नाचने की अनुमति कैसे दी जाए। परिणाम? एक स्पर्श जो फिर से मानवीय महसूस होता है।
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