Abstract Representations of Sensorimotor Transformations in Human Premotor Cortex

मानव शरीर अनुकूलन क्षमता का एक चमत्कार है। हम एक अव्यवस्थित मेज पर कॉफी कप की ओर हाथ बढ़ा सकते हैं, फिर तुरंत कीबोर्ड पर टाइप करने के लिए स्विच कर सकते हैं, और बाद में एक तेज आती गेंद का सामना करने के लिए टेनिस रैकेट को निर्देशित कर सकते हैं। इन प्रत्येक कार्यों के लिए मस्तिष्क को एक दृश्य लक्ष्य—यह देखना कि वस्तु कहाँ है—को एक विशिष्ट शारीरिक गति में अनुवाद करने की आवश्यकता होती है। दशकों से, वैज्ञानिक समझते आए हैं कि मस्तिष्क में शरीर का एक मानचित्र होता है, जहाँ विभिन्न मांसपेशियों को नियंत्रित करने के लिए विशिष्ट क्षेत्र सक्रिय होते हैं। हालाँकि, एक गहरा प्रश्न बना हुआ है: क्या मस्तिष्क हर संभावित स्थिति के लिए मांसपेशी आदेशों की एक सूची संग्रहीत करता है, या यह इस बात की अधिक लचीली, अमूर्त समझ रखता है कि कैसे कार्य किया जाए? यदि खेल के नियम बदल जाते हैं, जैसे कि जब कोई उपकरण हाथ और वस्तु के बीच के संबंध को बदल देता है, तो क्या मस्तिष्क सब कुछ फिर से शून्य से सीखता है, या वह नए नियम को पहचान लेता है और एक अलग प्रकार के तर्क को लागू करता है? इस अंतर को समझना महत्वपूर्ण है क्योंकि यह प्रकट करता है कि हम कितनी जल्दी नए कौशल सीखते हैं और जब हमारा वातावरण अप्रत्याशित रूप से बदल जाता है तो हम नियंत्रण कैसे बनाए रखते हैं।

इसकी खोज के लिए, शोधकर्ताओं ने अपने ध्यान सेंसरिमोटर कॉर्टेक्स (sensorimotor cortex) की ओर केंद्रित किया, जो मस्तिष्क का एक क्षेत्र है जो सिर के ऊपरी हिस्से के पास स्थित होता है और गति की योजना बनाने तथा उसे निष्पादित करने के लिए जिम्मेदार होता है। वे यह देखना चाहते थे कि क्या यह क्षेत्र एक साथ दो अलग-अलग प्रकार की जानकारी रख सकता है: वह दिशा जिसमें व्यक्ति अपने हाथ को घुमा रहा था, और वह विशिष्ट नियम या "संदर्भ" (context) जो यह निर्धारित करता था कि उस गति का दृश्य परिणाम में कैसे अनुवाद किया जाए। एक नियंत्रित प्रयोग में, प्रतिभागी एक मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (MRI) स्कैनर के भीतर बैठे थे, जो मस्तिष्क की गतिविधि की विस्तृत तस्वीरें लेने वाली एक मशीन है। इसके अंदर रहते हुए, उन्होंने केवल अपनी कलाई का उपयोग करके स्क्रीन पर एक कंप्यूटर कर्सर को नियंत्रित करना सीखा। चुनौती यह थी कि उनके कलाई और कर्सर के बीच का संबंध हमेशा सीधा नहीं था। एक सेट परीक्षणों में, कर्सर हाथ के सापेक्ष घूर्णन (rotated) की स्थिति में चला; दूसरे में, कर्सर ऐसे चला जैसे कि वह दर्पण छवि (mirror image) की तरह प्रतिबिंबित हो रहा हो। प्रतिभागियों को इन दो अलग-अलग नियमों को सीखना था और उनके बीच स्विच करना था, जबकि शोधकर्ता देखते रहे कि उनके मस्तिष्क के भीतर क्या हो रहा है।

वैज्ञानिकों ने मस्तिष्क की गतिविधि के पैटर्न का विश्लेषण किया ताकि यह देखा जा सके कि क्या वे यह अंतर बता सकते हैं कि व्यक्ति केवल एक निश्चित दिशा में अपना हाथ घुमा रहा है या एक विशिष्ट नियम का पालन करते हुए अपना हाथ घुमा रहा है। उन्होंने पाया कि मस्तिष्क इन दोनों चीजों को एक समान नहीं मानता है। प्राइमरी मोटर कॉर्टेक्स (primary motor cortex) में, जो मांसपेशियों को सीधे संकेत भेजने के लिए जाना जाता है, गतिविधि के पैटर्न कलाई के घूमने की दिशा के आधार पर तो बदले, लेकिन इस बात से अपरिवर्तित रहे कि व्यक्ति किस नियम का पालन कर रहा था। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क का यह हिस्सा स्वयं गति के भौतिक यांत्रिकी (mechanics) पर केंद्रित है। हालाँकि, डोर्सल प्रीमोटर कॉर्टेक्स (dorsal premotor cortex) में एक अलग कहानी सामने आई, जो प्राइमरी मोटर क्षेत्र के ठीक सामने स्थित एक क्षेत्र है। यहाँ, मस्तिष्क की गतिविधि के पैटर्न न केवल गति की दिशा के साथ बदले, बल्कि उपयोग किए जा रहे विशिष्ट नियम के साथ भी बदले। इस क्षेत्र के न्यूरॉन्स एक दोहरा संदेश ले रहे थे: वे जानते थे कि हाथ कहाँ जा रहा है, और वे उस अमूर्त संदर्भ (context) को भी जानते थे जो कार्य का आधार था।

अध्ययन ने यह देखने के लिए आगे बढ़कर देखा कि क्या यह अमूर्त समझ लोगों के प्रदर्शन के लिए मायने रखती है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जिन व्यक्तियों के प्रीमोटर कॉर्टेक्स में ट्रांसफॉर्मेशन कॉन्टेक्स्ट (रूपांतरण संदर्भ) के लिए मजबूत मस्तिष्क गतिविधि पैटर्न थे, वे कार्य में बेहतर प्रदर्शन करने वाले थे। दूसरे शब्दों में, जिन लोगों का मस्तिष्क विभिन्न नियमों के बीच अंतर करने में बेहतर था, वे अपने आंदोलनों को अधिक प्रभावी ढंग से अनुकूलित कर सके। यह निष्कर्ष बताता है कि प्रीमोटर कॉर्टेक्स विचार कि क्या किया जाना है और मांसपेशियों को हिलाने के वास्तविक आदेश के बीच एक सेतु (bridge) के रूप में कार्य करता है। यह केवल विशिष्ट मांसपेशियों को सक्रिय करने के आदेश जारी नहीं करता; यह स्थिति की एक लचीली प्रस्तुति रखता है, जिससे मस्तिष्क को सही रणनीति लागू करने की अनुमति मिलती है जब खेल के नियम बदलते हैं। परिणाम संकेत देते हैं कि हमारी सीखने और अनुकूलन करने की क्षमता एक ऐसी तंत्रिका प्रणाली (neural system) में निहित है जो लक्ष्य और संदर्भ को उसे प्राप्त करने के लिए आवश्यक विशिष्ट शारीरिक गतिविधियों से अलग कर सकती है।