Perceptual learning reformats working memory codes along a reverse visual hierarchy

मानव मस्तिष्क मल्टीटास्किंग का एक उस्ताद है, जो हमारी आँखों में प्रवेश करने वाले नए दृश्यों की बाढ़ और अभी हमने जो देखा उसे थामे रखने की आवश्यकता के बीच निरंतर संतुलन बनाता है। सूचना के एक टुकड़े को मन में सक्रिय रखने की इस क्षमता को 'वर्किंग मेमोरी' (कार्यकारी स्मृति) के रूप में जाना जाता है। दशकों से, वैज्ञानिक समझते आए हैं कि दृश्य प्रणाली के विभिन्न भाग अलग-अलग कार्यों के लिए विशिष्ट हैं, जिनमें से कुछ क्षेत्र कच्चे दृश्य डेटा के लिए प्रारंभिक प्रवेश बिंदु के रूप में कार्य करते हैं और अन्य अधिक जटिल व्याख्या के लिए जिम्मेदार श्रृंखला में ऊपर स्थित होते हैं। एक लंबे समय से चला आ रहा प्रश्न यह रहा है कि मस्तिष्क एक दृश्य दृश्य की स्मृति को बनाए रखने की क्षमता खोए बिना उसे कैसे संग्रहीत करता है, और क्या एक नया दृश्य कौशल सीखने की क्रिया वास्तव में इस तरह से बदल देती है कि वे स्मृतियाँ कैसे संग्रहीत होती हैं। यदि मस्तिष्क एक लचीला अंग है जो अनुभव के अनुकूल होता है, तो एक कठिन दृश्य कार्य में महारत हासिल करने से एक निशान छोड़ना चाहिए, जो उन तंत्रिका कोडों (न्यूरल कोड्स) को नया आकार दे सके जिनका उपयोग उन स्मक्तियों को थामने के लिए किया जाता है।

शोधकर्ताओं की एक टीम इस पुनर्गठन को वास्तविक समय में देखने के लिए आगे बढ़ी। उन्होंने स्वयंसेवकों को भर्ती किया और उनसे एक विशिष्ट दृश्य चुनौती पर पांच दिनों के गहन प्रशिक्षण से गुजरने के लिए कहा: स्क्रीन पर चलते हुए बिंदुओं की दिशा को पहचानना। शुरुआत में, यह कार्य कठिन था, लेकिन जैसे-जैसे दिन बीतते गए, प्रतिभागियों की सूक्ष्म अंतरों को पहचानने की क्षमता में काफी सुधार हुआ। इस सीखने की प्रक्रिया के दौरान मस्तिष्क के भीतर क्या हो रहा है, यह देखने के लिए, शोधकर्ताओं ने स्वयंसेवकों को एक फंक्शनल मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (fMRI) स्कैनर में रखा। इस मशीन ने उन्हें उच्च सटीकता के साथ मस्तिष्क की गतिविधि को देखने की अनुमति दी, विशेष रूप से यह देखने के लिए कि मस्तिष्क गति की दिशा की स्मृति को कैसे थामे रखता है जब प्रतिभागी अभी भी नए दृश्य इनपुट को प्रोसेस कर रहे होते हैं। शोधकर्ताओं ने मस्तिष्क द्वारा सूचना को प्रदर्शित करने के दो अलग-अलग तरीकों पर ध्यान केंद्रित किया: एक तरीका जो आंखों से प्राप्त होने वाले कच्चे संवेदी संकेत (सेंसरी सिग्नल) के बहुत समान दिखता है, और दूसरा तरीका जो अधिक अमूर्त (एब्स्ट्रैक्ट) है और तत्काल संवेदी इनपुट से अलग है।

अध्ययन से पता चला कि जैसे-जैसे स्वयंसेवक कार्य में बेहतर होते गए, उनके मस्तिष्क ने केवल सामान्य अर्थ में अधिक शोर या अधिक सक्रियता नहीं दिखाई। इसके बजाय, मस्तिष्क ने स्मृति को संग्रहीत करने के तरीके को पुनर्गठित किया। विजुअल कॉर्टेक्स के बिल्कुल पहले स्तर पर, वह क्षेत्र जो आंखों से प्रारंभिक संकेत प्राप्त करता है, मस्तिष्क ने उस स्मृति को एक ऐसे प्रारूप में थामने की अपनी क्षमता को मजबूत किया जो मूल संवेदी संकेत के समान दिखता है। यह उच्च-सटीक, संवेदी-समान भंडारण अधिक सुदृढ़ हो गया, और प्रत्येक व्यक्ति में इस सुधार की डिग्री उस व्यक्ति के प्रदर्शन में हुए सुधार से बिल्कुल मेल खाती थी। इसी समय, दृश्य प्रसंस्करण श्रृंखला में थोड़े ऊंचे क्षेत्र में, मस्तिष्क ने अधिक अमूर्त, विलगित स्मृति प्रारूप के उपयोग को कम कर दिया। यह बदलाव बताता है कि सीखना केवल नए कौशल जोड़ना नहीं है; यह इस बात को मौलिक रूप से बदल देता है कि सूचना को मन में कैसे रखा जाता है, जिससे मस्तिष्क प्रारंभिक प्रसंस्करण केंद्रों में सटीक, संवेदी-समान प्रतियों पर अधिक भरोसा करने के लिए प्रेरित होता है।

शोधकर्ताओं ने यह भी जांचा कि इन दो अलग-अलग प्रकार के स्मृति कोडों के बीच पहला दृश्य क्षेत्र कैसे परस्पर क्रिया करता है। उन्होंने पाया कि जबकि मस्तिष्क ने संवेदी-समान स्मृति को मजबूत किया, इसने दोनों कोडों को भ्रमित करने वाले तरीके से आपस में मिश्रित नहीं किया। संवेदी स्मृति और अमूर्त स्मृति अलग और स्पष्ट बनी रहीं, जो तंत्रिका नेटवर्क के भीतर अपने स्वयं के स्थान पर स्थित थीं। हालांकि, उनकी गतिविधि का समय अधिक समन्वित (सिंक्रोनाइज्ड) हो गया, जो यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क ने अपनी व्यक्तिगत पहचान खोए बिना इन दो अलग-अलग भंडारण शैलियों को अधिक कुशलता से समन्वित करना सीख लिया है। यह निष्कर्ष इंगित करता है कि मस्तिष्क की प्लास्टिसिटी (अनुकूलन क्षमता), या बदलने की उसकी क्षमता में, दृश्य पदानुक्रम (विजुअल हायरार्की) के माध्यम से पीछे की ओर जाने वाला एक विशिष्ट रीफॉर्मेटिंग शामिल है। स्मृति को उच्च, अधिक अमूर्त क्षेत्रों तक धकेलने के बजाय, मस्तिष्क स्मृति को संवेदना के स्रोत के करीब रखने के लिए सीखता है, जिससे देखे जाने वाले और याद रखे जाने वाले के बीच का संबंध मजबूत होता है।

ये परिणाम बताते हैं कि एक सूक्ष्म दृश्य कौशल सीखने की पहचान 'रिवर्स-हायरार्की रीफॉर्मेटिंग' (उलटे पदानुक्रम का पुनर्गठन) है। मस्तिष्क प्रारंभिक दृश्य क्षेत्रों में उच्च-गुणवत्ता वाले, संवेदी-समान निरूपणों को सुदृढ़ करते हुए और विभिन्न प्रकार की सूचनाओं के बीच स्पष्ट अलगाव को बनाए रखते हुए अनुकूलित होता है। यह प्रक्रिया मस्तिष्क को नए इनपुट को प्रोसेस करने में व्यस्त रहने के दौरान भी सटीक दृश्य विवरणों को बनाए रखने की अनुमति देती है। अध्ययन यह दावा नहीं करता है कि उसने मस्तिष्क के सीखने के पूरे रहस्य को सुलझा लिया है, लेकिन यह एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करता है कि दृश्य प्रणाली में अनुभव-आधारित प्लास्टिसिटी कैसे कार्य करती है। यह दिखाते हुए कि सीखना दृश्य पदानुक्रम के साथ स्मृति कोड के वितरण को नया आकार देता है, यह शोध एक ठोस स्पष्टीकरण प्रदान करता है कि कैसे मस्तिष्क एक जटिल दृश्य दुनिया की मांगों को पूरा करने के लिए अपने आंतरिक उपकरणों को परिष्कृत करता है।