MRI-free OPM-MEG recovers medial temporal lobe theta during scene imagination
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि ऑप्टिकली पंपेड मैग्नेटोमीटर मैग्नेटोएन्सेफालोग्राफी (OPM-MEG), व्यक्तिगत संरचनात्मक MRI स्कैन की आवश्यकता के बिना, एक टेम्पलेट वार्पिंग कोरजिस्ट्रेशन पाइपलाइन का उपयोग करके, दृश्य कल्पना के दौरान समूह स्तर पर मेडियल टेम्पोरल लोब थीटा ऑसिलेशन्स को सफलतापूर्वक पुनर्प्राप्त कर सकता है जो व्यक्तिगत MRI डेटा से प्राप्त परिणामों के तुलनीय परिणाम देता है।
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मानव मस्तिष्क विद्युत गतिविधि का एक विशाल, त्रि-आयामी परिदृश्य है, और दशकों से वैज्ञानिक इसके छिपे हुए लय को मैप करने की कोशिश कर रहे हैं। इस काम के लिए सबसे शक्तिशाली उपकरणों में से एक मैग्नेटोएन्सेफालोग्राफी (MEG) है, जो न्यूरॉन्स के सक्रिय होने से उत्पन्न होने वाले सूक्ष्म चुंबकीय क्षेत्रों का पता लगाता है। पारंपरिक MEG मशीनें विशाल, महंगी होती हैं, और इनमें विषय को अत्यधिक ठंडे सेंसरों से ढके एक कठोर हेलमेट के भीतर बिल्कुल स्थिर बैठना पड़ता है। क्योंकि ये सेंसर स्कैल्प (खोपड़ी की त्वचा) से दूर होते हैं, इसलिए उन्हें मस्तिष्क की गहरी संरचनाओं, जैसे कि हिप्पोकैम्पस, की शांत फुसफुसाहट सुनने में संघर्ष करना पड़ता है। यह छोटा, समुद्री घोड़े के आकार का क्षेत्र स्मृति और कल्पना के लिए महत्वपूर्ण है, लेकिन इसके संकेत अक्सर मस्तिष्क की सतह के शोर में दब जाते हैं। एक नई तकनीक, जिसमें ऑप्टिकल सेंसर का उपयोग किया जाता है जिन्हें एक लचीली टोपी की तरह पहना जा सकता है, इसे हल करने का वादा करती है क्योंकि यह सिर के बहुत करीब स्थित हो सकती है, जिससे संभावित रूप से शोधकर्ता बिना किसी भारी मशीन या कठोर हेलमेट के गहरे मस्तिष्क को स्पष्ट रूप से सुन सकेंगे।
शोधकर्ताओं के लिए केंद्रीय प्रश्न यह था कि क्या यह नई, पहनने योग्य तकनीक वास्तव में इन गहरे संकेतों को समूहों में अध्ययन करने के लिए पर्याप्त स्पष्ट रूप से सुन सकती है, और क्या इसके काम करने के लिए हर व्यक्ति के लिए एक विस्तृत, व्यक्तिगत मस्तिष्क स्कैन की आवश्यकता है। इस अध्ययन में, आयरलैंड के वैज्ञानिकों की एक टीम ने एक ऐसे कार्य का उपयोग करके इन सीमाओं का परीक्षण करने का निर्णय लिया जो मस्तिष्क को शून्य से एक चित्र बनाने के लिए कहता है। उन्होंने पंद्रह वयस्कों को साठ छोटे सेंसरों वाली एक लचीली टोपी पहने हुए, जीवंत दृश्य, जैसे कि एक कैसीनो या बोर्डरूम, की कल्पना करने के लिए कहा। यह देखने के लिए कि क्या नया तरीका व्यक्तिगत मस्तिष्क स्कैन के बिना काम करता है, टीम ने एक चतुर युक्ति का उपयोग किया: उन्होंने एक मानक, औसत मस्तिष्क मानचित्र लिया और उसे एक हैंडहेल्ड स्कैनर द्वारा मापे गए प्रत्येक प्रतिभागी के अद्वितीय सिर के आकार के अनुरूप डिजिटल रूप से पुनर्गठित किया। इस दृष्टिकोण का अर्थ था कि समूह के अधिकांश लोगों के लिए, किसी व्यक्तिगत एमआरआई (MRI) स्कैन की आवश्यकता नहीं थी।
परिणामों ने दिखाया कि पहनने योग्य सेंसरों ने 'थीटा' नामक एक विशिष्ट मस्तिष्क लय को सफलतापूर्वक पकड़ा, जो प्रति सेकंड चार से आठ चक्रों के बीच दोलन करती है। जब प्रतिभागियों ने इन नए दृश्यों की कल्पना की, तो संख्याएं गिनने की तुलना में उनके गहरे मेडियल टेम्पोरल लोब में इस थीटा लय की शक्ति में काफी गिरावट आई। गतिविधि में यह गिरावट 'सीन कंस्ट्रक्शन' (दृश्य निर्माण) की एक ज्ञात पहचान है, एक ऐसी प्रक्रिया जहाँ हिप्पोकैम्पस स्मृति के लिए एक स्थानिक ढांचा बनाने में मदद करता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि यह प्रभाव केवल एक इत्तेफाक नहीं था; इसने मस्तिष्क के बाएं हिस्से में, विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस और उसके आसपास के ऊतकों के भीतर, गतिविधि का एक स्पष्ट, सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण क्लस्टर बनाया। सेंसर इस गहरे परिवर्तन का पता लगाने के लिए पर्याप्त संवेदनशील थे, भले ही प्रतिभागी थोड़ा हिल-डुल रहे थे, जो पुरानी, कठोर मशीनों के साथ असंभव होता।
अपने निष्कर्षों को सटीक बनाने के लिए, शोधकर्ताओं ने अपने पंद्रह प्रतिभागियों के समूह की तुलना छह प्रतिभागियों के एक छोटे समूह से की जिनके पास अपने स्वयं के व्यक्तिगत मस्तिष्क स्कैन थे। उन्होंने अपने डेटा को दो अलग-अलग कंप्यूटर पाइपलाइनों के माध्यम से चलाया: एक जिसने पुनर्गठित औसत मस्तिष्क मानचित्र का उपयोग किया और दूसरा जिसने सटीक, व्यक्तिगत स्कैन का उपयोग किया। दोनों विधियों ने लगभग समान परिणाम दिए। दोनों पाइपलाइनों ने बाएं टेम्पोरल लोब में मस्तिष्क गतिविधि के शिखर को उसी सामान्य क्षेत्र में स्थित किया, जिनके द्रव्यमान केंद्र (centers of mass) केवल तीन मिलीमीटर की दूरी पर थे। यह अंतर विश्लेषण में उपयोग किए गए एकल ग्रिड बिंदु के आकार से भी छोटा है, जो बताता है कि टेम्पलेट-आधारित विधि इस प्रकार के शोध के लिए व्यक्तिगत स्कैन जितनी ही विश्वसनीय है।
यह अध्ययन पुष्टि करता है कि पहनने योग्य सेंसर उन गहरे मस्तिष्क संकेतों को पुनः प्राप्त कर सकते हैं जिन्हें पहले मापना कठिन था, और यह प्रदर्शित करता है कि सटीक समूह-स्तरीय परिणाम प्राप्त करने के लिए वैज्ञानिकों को प्रत्येक प्रतिभागी के व्यक्तिगत मस्तिष्क स्कैन की आवश्यकता नहीं है। यह उन आबादी के अध्ययन के लिए एक महत्वपूर्ण कदम है जो पारंपरिक एमआरआई स्कैन नहीं करा सकते, जैसे कि छोटे बच्चे या कुछ चिकित्सीय स्थितियों वाले रोगी। जबकि शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि व्यक्तिगत स्कैन के साथ गतिविधि का सटीक स्थान थोड़ा अधिक सटीक था, टेम्पलेट विधि सही मस्तिष्क क्षेत्र और गतिविधि के विशिष्ट पैटर्न की पहचान करने के लिए पर्याप्त थी। निष्कर्ष बताते हैं कि स्मृति और कल्पना जैसे गहरे मस्तिष्क कार्यों के अध्ययन का भविष्य लचीली, पहनने योग्य तकनीक में निहित हो सकता है, जिसका उपयोग विशाल, स्थिर मशीनों की बाधाओं के बिना विभिन्न प्रकार के परिवेशों में किया जा सकता है।
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