Active gaze behavior organizes V1 activity in freely-moving marmosets

दृष्टि को अक्सर एक निष्क्रिय खिड़की के रूप में सोचा जाता है जिसके माध्यम से दुनिया बस हमारी आँखों में प्रवेश करती है, लेकिन प्राइमेट्स (primates), जिनमें मनुष्य भी शामिल हैं, के लिए देखना एक सक्रिय प्रक्रिया है। हम केवल किसी दृश्य को घूरते नहीं हैं; हम विवरणों को चुनने के लिए अपनी आँखों को लगातार घुमाते हैं, एक बिंदु से दूसरे बिंदु पर तेजी से, लयबद्ध पैटर्न में अपना ध्यान केंद्रित करते हैं। यह व्यवहार, जिसे 'गेज़' (gaze) कहा जाता है, वह तरीका है जिससे हम अपने परिवेश की एक स्पष्ट तस्वीर बनाते हैं। दशकों तक, वैज्ञानिकों ने इस बात का अध्ययन किया है कि मस्तिष्क इन छवियों को कैसे संसाधित करता है, लेकिन वह लगभग सारा शोध उन जानवरों पर किया गया है जो स्थिर बैठे होते हैं और जिनका सिर एक जगह स्थिर रखा जाता है। हालांकि यह विधि मस्तिष्क का एक नियंत्रित दृश्य प्रदान करती है, लेकिन यह उन गतिविधियों को छीन लेती है जो वास्तव में यह परिभाषित करती हैं कि हम कैसे देखते हैं। वह प्रश्न जो अनसुलझा रह गया है, वह यह है कि जब कोई जानवर स्वतंत्र रूप से घूमने, अन्वेषण करने और इधर-उधर देखने के लिए स्वतंत्र होता है, तो मस्तिष्क के दृश्य केंद्र (visual centers) कैसे कार्य करते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने मार्मोसेट्स (marmosets) का अध्ययन करके इस कमी को भरने का प्रयास किया है, जो छोटे प्राइमेट्स हैं जो स्वाभाविक रूप से सक्रिय और जिज्ञासु होते हैं। वास्तविक दुनिया के परिवेश में मस्तिष्क कैसे कार्य करता है, इसे समझने के लिए, उन्होंने इन जानवरों को एक हल्का, सिर पर लगा हुआ सिस्टम पहनाया जो उच्च सटीकता के साथ आंखों की गतिविधियों को ट्रैक करता है। साथ ही, उन्होंने प्राथमिक दृश्य वल्कुट (primary visual cortex) में व्यक्तिगत तंत्रिका कोशिकाओं के समूहों की विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड किया, जो मस्तिष्क का वह हिस्सा है जो पहली बार दृश्य जानकारी प्राप्त करता है और उसे संसाधित करता है। मार्मोसेट्स को स्वतंत्र रूप रूप से घूमने देते हुए और उनकी आंखों की गतिविधियों और मस्तिष्क की गतिविधि दोनों की निगरानी करते हुए, वैज्ञानिक यह देख सके कि दृष्टि कैसे कार्य करती है जब उसे एक स्थिर, कृत्रिम अवस्था में मजबूर नहीं किया जाता है।

परिणाम दर्शाते हैं कि इन मस्तिष्क कोशिकाओं की गतिविधि इस बात से गहराई से जुड़ी हुई है कि जानवर क्या देखता है, लेकिन उस गतिविधि का समय (timing) जानवर की अपनी आंखों की गतिविधियों द्वारा व्यवस्थित होता है। जब मार्मोसेट्स ने अपनी आँखें घुमाईं, तो मस्तिष्क ने इस तरह से प्रतिक्रिया दी जो पूरी तरह से इस बात पर निर्भर थी कि देखने के लिए कुछ है या नहीं। यदि दृश्य इनपुट (visual input) को हटा दिया गया, तो आंख की गति से संबंधित मस्तिष्क की गतिविधि के विशिष्ट पैटर्न काफी हद तक गायब हो गए। यह इंगित करता है कि मस्तिष्क केवल आंखों को हिलाने की क्रिया पर प्रतिक्रिया नहीं देता है; बल्कि, यह गति और उस दृश्य जगत के संयोजन पर प्रतिक्रिया देता है जिसे वह गति प्रकट करती है।

अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि आंख की गति का अलग-अलग हिस्सा मस्तिष्क में अलग-अलग प्रतिक्रियाएं उत्पन्न करता है। जब जानवर अपनी दृष्टि को तेजी से एक नई जगह की ओर मोड़ता है, तो मस्तिष्क कोशिकाएं गतिविधि में कमी का एक विशिष्ट पैटर्न, एक प्रकार का दमन (suppression) दिखाती हैं। इस तीव्र बदलाव के तुरंत बाद, जब जानवर किसी विशिष्ट वस्तु को देखने के लिए अपनी दृष्टि को स्थिर करता है, तो गतिविधि फिर से बदल जाती है, जो एक स्पष्ट वृद्धि या बढ़ावा (enhancement/boost) दिखाती है। स्थिर देखने के इस चरण के दौरान मिलने वाला यह बढ़ावा सीधे तौर पर आंख में प्रवेश करने वाली दृश्य जानकारी से जुड़ा होता है। ऐसा प्रतीत होता है कि मस्तिष्क पिछली गति के आधार पर अपनी संवेदनशीलता को समायोजित करके देखने के अगले क्षण के लिए तैयारी करता है।

इसके अलावा, प्राकृतिक नेत्र परिवर्तन (eye shifts) का आकार यह प्रभावित करता है कि जानवर देखने के अगले क्षण के दौरान प्राप्त की जाने वाली दृश्य जानकारी को मस्तिष्क कैसे व्यवस्थित करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि इन प्राकृतिक आंदोलनों का परिमाण इस बात को आकार देता है कि जब जानवर अंततः अपनी दृष्टि किसी चीज़ पर स्थिर करता है, तो मस्तिष्क उसकी प्रतिक्रिया को कैसे बढ़ाता है। यह एक गतिशील प्रणाली का सुझाव देता है जहाँ इधर-उधर देखना निरंतर मस्तिष्क की देखने की क्षमता को ट्यून (tune) करता है। स्वतंत्र रूप से घूमने वाले प्राइमेट्स में दृश्य प्रणाली का अध्ययन करने की एक विधि स्थापित करके, यह कार्य यह समझने के लिए एक नया द्वार खोलता है कि दृष्टि दैनिक जीवन की जटिल, परिवर्तनशील वास्तविकता में कैसे कार्य करती है, जो प्रयोगशाला के पिंजरे की सीमाओं से परे वास्तविक देखने की प्रकृति तक पहुँचती है।