Reading specific memories from human neurons before and after sleep

मानव स्मृति कोई स्थिर पुस्तकालय नहीं है जहाँ फाइलें अलमारियों पर बिना छुए रखी रहती हैं; यह एक जीवंत, परिवर्तनशील प्रक्रिया है जो हमारे दिनों और रातों के बीतने के साथ बदलती रहती है। मानव मस्तिष्क की सबसे उल्लेखनीय क्षमताओं में से एक किसी एकल, विशिष्ट घटना को केवल एक बार अनुभव करने के बाद उसे याद करने की क्षमता है, जैसे कि संक्षिप्त रूप से मिले किसी व्यक्ति का चेहरा या पहली बार देखी गई कोई जगह। वैज्ञानिक लंबे समय से जानते हैं कि इन क्षणों को संग्रहीत करने के लिए मस्तिष्क के विभिन्न भाग मिलकर काम करते हैं, लेकिन मस्तिष्क वास्तव में एक विशिष्ट स्मृति को कैसे एनकोड (encode) करता है और वह एनकोडिंग समय के साथ कैसे बदलती है, इसे समझना अब तक कठिन रहा है। क्या हम वास्तव में मस्तिष्क की कोशिकाओं की विद्युत गतिविधि से किसी स्मृति की विशिष्ट सामग्री को सीधे पढ़ सकते हैं, यह प्रश्न तंत्रिका विज्ञान (neuroscience) में एक प्रमुख सीमा है, जिसके सीखने के तरीके को समझने और भविष्य में उन लोगों की मदद करने के निहितार्थ हैं जिन्हें याद रखने में कठिनाई होती है।

एक नए अध्ययन ने मानव मस्तिष्क की कोशिकाओं के विद्युत संकेतों को सीधे सुनकर इस प्रश्न का उत्तर देने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है। शोधकर्ताओं ने उन रोगियों के साथ काम किया जो अन्य स्थितियों के लिए पहले से ही चिकित्सा निगरानी के अधीन थे, जिसमें मस्तिष्क के भीतर रखे गए सूक्ष्म इलेक्ट्रोडों का उपयोग करके व्यक्तिगत न्यूरॉन्स की फायरिंग को रिकॉर्ड किया गया। इन रोगियों ने एक एकल, अद्वितीय दृश्य-श्रव्य प्रकरण—एक विशिष्ट वीडियो क्लिप—को देखा, और फिर, नींद सहित एक अवधि के बाद, उनसे उस वीडियो के विवरण याद करने के लिए कहा गया। टीम ने एक परिष्कृत कंप्यूटर मॉडल बनाया, जो जटिल पैटर्न को पहचानने के लिए डिज़ाइन किया गया एक प्रकार का कृत्रिम बुद्धिमत्ता (artificial intelligence) है, ताकि न्यूरॉन्स के बिजली के स्पाइक्स का विश्लेषण किया जा सके। इस मॉडल ने वीडियो देखते समय मस्तिष्क की कोशिकाओं के विशिष्ट फायरिंग पैटर्न को उन विशिष्ट अवधारणाओं से जोड़ना सीखा, जिन्हें रोगियों ने बाद में याद किया था, जैसे कि वीडियो में देखे गए लोगों या स्थानों के नाम।

परिणामों ने इस बात का खुलासा किया कि स्मृतियों को कैसे संसाधित और संग्रहीत किया जाता है, इसकी एक गतिशील कहानी सामने आई। जब शोधकर्ताओं ने नींद से पहले याद की गई स्मृतियों पर अपने मॉडल का परीक्षण किया, तो उन्होंने पाया कि मेडियल टेम्पोरल लोब (medial temporal lobe), जो मस्तिष्क का एक गहरा क्षेत्र है और नई स्मृतियाँ बनाने की अपनी भूमिका के लिए जाना जाता है, यह अनुमान लगाने के लिए पर्याप्त था कि रोगी को क्या याद रहेगा। हालाँकि, रोगियों के सोने के बाद, तस्वीर बदल गई। वही मॉडल, जब केवल मेडियल टेम्पोरल लोब से प्राप्त डेटा का उपयोग किया गया, तो वह स्मृतियों को डिकोड करने में असमर्थ रहा। इसके बजाय, याद की गई अवधारणाओं की भविष्यवाणी करने की क्षमता फ्रंटल कॉर्टेक्स (frontal cortex) की ओर स्थानांतरित हो गई, जो मस्तिष्क के सामने का हिस्सा है और उच्च-स्तरीय सोच एवं संगठन में शामिल है। फ्रंटल कॉर्टेक्स के संकेतों पर प्रशिक्षित मॉडल नींद से पहले की स्मृतियों के लिए अच्छा काम करता था, लेकिन नींद से पहले ऐसा करने में विफल रहा। इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने देखा कि फ्रंटल कॉर्टेक्स स्मृति को जितनी बेहतर तरीके से डिकोड कर सका, रोगी ने उतना ही अधिक नॉन-रेम (non-REM) नींद का अनुभव किया था, जो नींद की गुणवत्ता और मस्तिष्क में इस बात के बीच सीधा संबंध दर्शाता है कि वह स्मृति कहाँ निवास करती है।

ये निष्कर्ष बताते हैं कि एक विशिष्ट स्मृति मस्तिष्क में किसी एक स्थान पर बंद नहीं होती है, बल्कि विभिन्न तंत्रिका आबादी (neural populations) में वितरित होती है, और यह वितरण जागने से लेकर नींद तक जाने के दौरान बदल जाता है। अध्ययन इंगित करता है कि मस्तिष्क एक एकल अनुभव की जानकारी को पुनर्गठित करता है, और जैसे-जैसे नींद आगे बढ़ती है, उस स्मृति के प्राथमिक प्रतिनिधित्व को गहरे स्मृति केंद्रों से फ्रंटल कॉर्टेक्स की ओर ले जाता है। यह प्रणाली-व्यापी बदलाव बताता है कि मस्तिष्क केवल एक फ़ाइल को संग्रहीत करके उसे अकेला नहीं छोड़ देता; यह सक्रिय रूप से स्मृति के निशान (memory trace) के स्थान को फिर से लिखता है। हालाँकि यह शोध रोगियों के एक छोटे समूह पर किया गया था और विशिष्ट डेटा पर प्रशिक्षित मॉडलों पर निर्भर है, आंतरिक रूप से उत्पन्न स्मृतियों को मस्तिष्क की गतिविधि से डिकोड करने की क्षमता एक ऐसे भविष्य की ओर संकेत करती है जहाँ हम विशिष्ट स्मृतियों को बढ़ा या कम कर सकेंगे, जिससे उन विकारों के उपचार के लिए नए मार्ग खुल सकते हैं जो लोगों के जीवन को याद करने के तरीके को प्रभावित करते हैं।