Visuospatial coding by theta oscillations in human hippocampus

अपने मस्तिष्क की कल्पना एक विशाल, हलचल भरे शहर के रूप में करें। लंबे समय तक, वैज्ञानिकों का मानना था कि हिप्पोकैम्पस (मस्तिष्क के भीतर गहराई में स्थित एक छोटा, समुद्री घोड़े के आकार का क्षेत्र) एक विशेष लाइब्रेरी या जीपीएस स्टेशन की तरह था। उनका मानना था कि इसका एकमात्र काम अतीत की कहानियों (यादों) को संग्रहीत करना या आपको बिंदु A से बिंदु B तक नेविगेट करने में मदद करना है। उन्होंने माना था कि जो कुछ भी आपकी आँखों के सामने है उसे वास्तव में देखने और प्रोसेस करने का भारी काम पूरी तरह से मस्तिष्क की सतह पर स्थित "विजुअल डिस्ट्रिक्ट्स" (दृश्य क्षेत्रों) द्वारा संभाला जाता है।

यह नया अध्ययन बताता है कि हिप्पोकैम्पस वास्तव में उन विजुअल डिस्ट्रिक्ट्स के ठीक ऊपर स्थित एक हाई-राइज ऑब्जर्वेशन डेक की तरह है, जो उसी शो को देख रहा है।

शोधकर्ताओं ने यह पता लगाने के लिए कि यह कैसे हुआ, एक सरल उपमा (analogy) का उपयोग किया:

प्रयोग: फ्लैशलाइट गेम

शोधकर्ताओं ने उन लोगों से एक खेल खेलने के लिए कहा जिनके मस्तिष्क में पहले से ही इलेक्ट्रोड लगे हुए थे (अन्य चिकित्सा कारणों से)। वे एक स्क्रीन को देखते थे जहाँ रोशनी का एक "स्पॉटलाइट" अलग-अलग आकार और स्थानों पर दिखाई देता था। यह "वेयर इज़ वाल्डो" (Where's Waldo) के खेल जैसा था, लेकिन इसमें किसी पात्र को खोजने के बजाय, मस्तिष्क केवल प्रकाश को देख रहा था।

खोज: दो प्रकार की ब्रेन वेव्स

हिप्पोकैम्पस के भीतर, शोधकर्ताओं ने दो अलग-अलग प्रकार की लयबद्ध मस्तिष्क तरंगें (rhythmic brain waves) पाईं, जिन्हें वे थीटा ऑसिलेशन (theta oscillations) कहते हैं। इन तरंगों को एक ही टावर से प्रसारित होने वाले दो अलग-अलग रेडियो स्टेशनों की तरह समझें:

1. "फास्ट" स्टेशन (~8 Hz): यह स्टेशन एक मोशन सेंसर की तरह है। यह बस तब चालू होता है जब कोई भी रोशनी मौजूद होती है और अंधेरा होने पर बंद हो जाता है। इसे इस बात से कोई फर्क नहीं पड़ता कि रोशनी कितनी बड़ी है या कहाँ है; यह बस जानता है, "हे, वहाँ कुछ है!"
2. "स्लो" स्टेशन (~2 Hz): यह स्टेशन बहुत अधिक दिलचस्प है। यह एक आकार-समायोज्य स्पॉटलाइट (size-adjustable spotlight) की तरह है।
   • यदि स्क्रीन पर रोशनी बहुत छोटी है, तो तरंग छोटी होगी।
   • यदि रोशनी बहुत बड़ी है, तो तरंग बड़ी हो जाएगी।
   • इसका अर्थ है कि मस्तिष्क की कोशिकाएं वास्तव में जो वे देख रही हैं उसके आकार को माप रही हैं, ठीक वैसे ही जैसे मस्तिष्क की सतह पर स्थित दृश्य क्षेत्र करते हैं।

"एक-आँख" का झुकाव (The "One-Eye" Bias)

शोध में यह विचित्र तथ्य भी सामने आया कि दाहिनी ओर के हिप्पोकैम्पस में मौजूद इस "स्लो स्टेशन" का झुकाव दृश्य जगत के बाईं ओर को देखने की ओर अधिक था। ऐसा लगता है जैसे दाहिने हिप्पोकैम्पस की दाहिनी ओर के प्रति एक ब्लाइंड स्पॉट है और वह बाईं ओर पर अत्यधिक केंद्रित है। यह "कॉन्ट्रालैटरल बायस" (contralateral bias) दृश्य प्रसंस्करण क्षेत्रों का एक क्लासिक लक्षण है, जो यह सिद्ध करता है कि हिप्पोकैम्पस दृश्य कार्य कर रहा है, न कि केवल स्मृति कार्य।

भटकाव को खारिज करना

शोधकर्ताओं ने यह सुनिश्चित करने के लिए सावधानी बरती कि ये तरंगें केवल आँखों की फड़कन (microsaccades) या बोरियत के कारण ध्यान भटकने से उत्पन्न नहीं हुई थीं। उन्होंने डेटा की जांच की और पुष्टि की कि नहीं, ये तरंगें दृश्य दृश्य (visual scene) के प्रति एक वास्तविक प्रतिक्रिया हैं।

बड़ी तस्वीर (The Big Picture)

तो, इसका क्या अर्थ है? यह मस्तिष्क के पुराने मानचित्र को उलट देता है। दृश्य प्रसंस्करण के समाप्त होने के बाद बैठने वाली एक लाइब्रेरी के बजाय, हिप्पोकैम्पस स्वयं दृश्य प्रसंस्करण रेखा का हिस्सा प्रतीत होता है।

इसे इस तरह सोचें: यदि आपका मस्तिष्क एक कैमरा है, तो विजुअल कॉर्टेक्स उसका लेंस है, और हिप्पोकैम्पस केवल वह मेमोरी कार्ड नहीं है जो फोटो को सेव करता है। बल्कि, यह पहले लेंस के ठीक पीछे बैठा एक दूसरा लेंस है, जो वास्तविक समय में वस्तुओं के आकार और स्थिति को समझने में मदद करता है।

पेपर सुझाव देता है कि यह विजुअल कोडिंग संभवतः वह आधार है जो हिप्पोकैम्पस को उसके अन्य प्रसिद्ध कार्यों को करने में सक्षम बनाता है: यह समझने में मदद करना कि आप कहाँ रहे हैं और कैसे घूमते हैं। यह जो आप देखते हैं, उसे आपके चलने के तरीके और जो आप याद रखते हैं, उसके साथ जोड़कर स्थान की आपकी समझ का निर्माण करता है।