Shared symmetry detection with divergent temporal dynamics in marmosets and humans
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि जहाँ सामान्य मार्मोसेट्स और मनुष्य दृश्य समरूपता (विजुअल सिमेट्री) का पता लगाने के लिए मजबूत, तीव्र फीडफॉरवर्ड तंत्र साझा करते हैं, वहीं मार्मोसेट्स उनके टेम्पोरल डायनेमिक्स में एक विचलन प्रदर्शित करते हैं क्योंकि उनमें रोटेशनल सिमेट्री की निरंतर, संभवतः फीडबैक-संचालित प्रोसेसिंग का अभाव है जो मानव धारणा की विशेषता है।
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सममिति (Symmetry) दृश्य जगत की एक मौलिक भाषा है, एक ऐसा पैटर्न जिसे पहचानने के लिए हमारा मस्तिष्क स्वाभाविक रूप से सक्षम प्रतीत होता है। यह एक चेहरे का दर्पण प्रतिबिंब है, एक तितली के संतुलित पंख हैं, या फर्श पर दोहराए जाने वाले टाइल्स हैं। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि मानव मस्तिष्क के पास इन पैटर्नों को पहचानने के लिए एक समर्पित नेटवर्क होता है, जो इन पैटर्नों को देखते समय सिर के पिछले हिस्से में विशिष्ट क्षेत्रों में सक्रिय हो जाता है। लेकिन इस बारे में कि हम कैसे सोचते हैं, जीव विज्ञान का एक केंद्रीय प्रश्न अनसुलझा रहा है: क्या यह क्षमता एक विशेष मानवीय आविष्कार है, या यह हमारे दूर के प्राइमेट पूर्वजों से विरासत में मिला एक साझा गुण है? यह पता लगाने के लिए, शोधकर्ताओं को अन्य प्राइमेट्स के मस्तिष्क के भीतर झांकने की आवश्यकता थी, लेकिन बिना आक्रामक सर्जरी के ऐसा करना एक बड़ी बाधा रही है। जबकि बंदरों पर पिछले अध्ययन उन मस्तिष्क स्कैनों पर निर्भर थे जो रक्त के प्रवाह को दर्शाते हैं, वे पैटर्न को संसाधित करने के तरीके के क्षणिक विद्युत समय (electrical timing) को पकड़ने में सक्षम नहीं थे।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब मनुष्यों और कॉमन मार्मोसेट्स—जो एक छोटा, न्यू वर्ल्ड बंदर है—के बीच तुलना करके इस अंतर को पाट दिया है। उन्होंने दो अलग-अलग प्रकार के पैटर्न पर ध्यान केंद्रित किया: परावर्तन (reflection), जो एक दर्पण छवि की तरह है, और घूर्णन (rotation), जहाँ एक आकार घूमते हुए खुद को दोहराता है। स्कैल्प से विद्युत संकेतों को रिकॉर्ड करने वाली एक गैर-आक्रामक विधि का उपयोग करके, उन्होंने पाया कि दोनों प्रजातियों में दर्पण सममिति को पहचानने की एक तीव्र, स्वचालित क्षमता है। हालाँकि, जब घूर्णन की बात आई, तो दोनों प्रजातियाँ भिन्न पाई गईं। जहाँ मनुष्य घूमते हुए पैटर्नों के प्रति एक स्थिर, निरंतर विद्युत प्रतिक्रिया बनाए रखते हैं, वहीं मार्मोसेट्स के मस्तिष्क ने केवल कुछ समय के लिए प्रतिक्रिया दी और फिर शांत हो गए। यह निष्कर्ष बताता है कि सममिति को पहचानने की बुनियादी, तेज़ मशीनरी प्राचीन है और सभी प्राइमेट्स में साझा है, लेकिन अधिक जटिल, लंबे समय तक चलने वाला प्रसंस्करण (processing), जिसका उपयोग मनुष्य इन पैटर्नों को पूरी तरह से विकसित करने के लिए करते हैं, एक बाद का विकास हो सकता है।
इस तुलना को करने के लिए, वैज्ञानिकों को एक महत्वपूर्ण तकनीकी चुनौती से पार पाना था: मस्तिष्क को नुकसान पहुँचाए बिना या प्रतिदिन इलेक्ट्रोड लगाए बिना एक बंदर के मस्तिष्क से स्पष्ट संकेत रिकॉर्ड करना। उन्होंने तीस छोटे सेंसरों का एक कस्टम, लचीला ग्रिड डिज़ाइन किया जिसे तीन वयस्क नर मार्मोसेट्स की खोपड़ी से सीधे सर्जिकल रूप से जोड़ा गया था। यह उपकरण, जिसका वजन केवल छह ग्राम था, मस्तिष्क की विद्युत गतिविधि के लिए एक स्थायी खिड़की के रूप में कार्य करता था, जिससे जानवरों का कई सत्रों में बार-बार परीक्षण किया जा सका। मार्मोसेट्स को स्क्रीन देखते हुए शांति से एक कुर्सी पर बैठने के लिए प्रशिक्षित किया गया था, जहाँ उन्हें स्थिर रहने के लिए जूस की एक बूंद से पुरस्कृत किया जाता था। इसी समय, सेंसरों की एक मानक टोपी पहने हुए तेरह मानव स्वयंसेवकों के एक समूह ने स्क्रीन पर बिल्कुल वही चित्र देखे।
दोनों समूहों को दिखाए गए चित्र सममिति के गणितीय नियमों पर आधारित सावधानीपूर्वक तैयार किए गए टेक्सचर (textures) थे। कुछ पैटर्न एक रेखा के माध्यम से खुद को प्रतिबिंबित करते थे, जिसे 'डबल रिफ्लेक्शन' कहा जाता है। अन्य केंद्र बिंदु के चारों ओर घूमकर दोहराए जाते थे, जिसे 'फोर-फोल्ड रोटेशन' कहा जाता है। यह सुनिश्चित करने के लिए कि मस्तिष्क वास्तव में सममिति के प्रति प्रतिक्रिया दे रहा है न कि केवल चित्र में होने वाले यादृच्छिक परिवर्तनों के प्रति, शोधकर्ताओं ने इन सममित चित्रों को उनके बिखरे हुए (scrambled) संस्करणों के साथ बदला, जो दिखने में समान थे लेकिन उनमें पैटर्न नहीं था। उन्होंने मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को एक लयबद्ध विद्युत पल्स को देखकर मापा जो छवियों के टिमटिमाने की गति से मेल खाती थी। क्योंकि मस्तिष्क चित्र के सममित भाग बनाम चित्र के सरल परिवर्तन के प्रति अलग तरह से प्रतिक्रिया करता है, इसलिए शोधकर्ता इन दोनों संकेतों को अलग करने में सक्षम रहे।
परिणामों ने इस बात पर एक आश्चर्यजनक समानता प्रकट की कि दोनों प्रजातियाँ दर्पण सममिति को कैसे संभालती हैं। मार्मोसेट्स और मनुष्यों दोनों में, मस्तिष्क ने एक मजबूत, स्थिर विद्युत संकेत उत्पन्न किया जो तब तक बना रहा जब तक कि दर्पण पैटर्न स्क्रीन पर था। यह संकेत सिर के पिछले हिस्से में, दृश्य प्रसंस्करण क्षेत्रों में सबसे मजबूत था, और इसकी टाइमिंग और तीव्रता दोनों प्रजातियों में लगभग समान थी। यह सुझाव देता है कि परावर्तन का पता लगाने की क्षमता एक संरक्षित गुण है, जो संभवतः करोड़ों साल पहले प्राइमेट्स को उनके वातावरण में चेहरों, शरीरों और अन्य जीवित चीजों को पहचानने में मदद करने के लिए विकसित हुई थी।
हालाँकि, कहानी तब बदल गई जब शोधकर्ताओं ने घूमते हुए पैटर्नों को देखा। जहाँ मानव मस्तिष्क घूमते हुए पैटर्न के दिखाई देने तक एक स्थिर विद्युत लय के साथ गूँजता रहा, वहीं मार्मोसेट का मस्तिष्क अलग तरह से व्यवहार कर रहा था। बंदरों के मस्तिष्क ने घूमते हुए पैटर्न के प्रकट होते ही एक त्वरित, तीक्ष्ण संकेत दिया, लेकिन यह संकेत जल्दी ही फीका पड़ गया, जिससे शेष समय के दौरान मस्तिष्क शांत हो गया। यह अंतर घूमते हुए पैटर्नों के लिए विशिष्ट था; दर्पण पैटर्न अभी भी लंबे, स्थिर प्रतिक्रिया को उत्पन्न कर रहे थे। शोधकर्ताओं ने इस संभावना को खारिज कर दिया कि यह बंदरों के ध्यान न देने या उनकी आँखों के हिलने के कारण था, क्योंकि पैटर्न बड़े थे और आँखों की गतिविधियों को ट्रैक और नियंत्रित किया गया था।
यह अध्ययन दृश्य जानकारी को संसाधित करने के तरीके में एक विशिष्ट विचलन की ओर संकेत करता है। सममिति का प्रारंभिक, तेज़ पता लगाना एक साझा, 'फीडफॉरवर्ड' तंत्र प्रतीत होता है जो दोनों प्रजातियों में एक ही तरह से काम करता है। लेकिन उस सममिति के निरंतर प्रतिनिधित्व को बनाए रखने की क्षमता, विशेष रूप से अधिक जटिल घूर्णनों के लिए, एक अलग प्रकार की मस्तिष्क गतिविधि पर निर्भर करती है जो मनुष्यों में सुदृढ़ है लेकिन मार्मोसेट्स में कमजोर है। यह निरंतर गतिविधि संभवतः मस्तिष्क के विभिन्न हिस्सों के बीच संकेतों के आने-जाने (looping) पर निर्भर करती है, एक ऐसी प्रक्रिया जो मार्मोसेट्स या उनके करीबी रिश्तेदारों, मैकाक (macaques) की तुलना में मनुष्यों में अधिक विकसित हो सकती है।
यह स्थापित करके कि मार्मोसेट्स का उपयोग मनुष्यों के समान सटीकता के साथ इन जटिल दृश्य प्रक्रियाओं का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है, यह अध्ययन तंत्रिका विज्ञान (neuroscience) के लिए एक नया द्वार खोलता है। मैकाक के मुड़े हुए मस्तिष्क के विपरीत, जिनका मस्तिष्क गहरा और जटिल होता है, मार्मोसेट का मस्तिष्क चिकना और सुलभ है। इसका अर्थ यह है कि भविष्य में, वैज्ञानिक इन सर्किटों को ठीक से समझने के लिए इन सतही रिकॉर्डिंग को मस्तिष्क के भीतर के प्रत्यक्ष, गहरे मापों के साथ जोड़ सकते हैं। निष्कर्ष इस बात की पुष्टि करते हैं कि हालांकि हम सममिति को देखने के लिए एक सामान्य, प्राचीन आधार साझा करते हैं, मानव मस्तिष्क ने निरंतर प्रसंस्करण की एक परत जोड़ दी है जो हमें इन पैटर्नों को पकड़ने और उन्हें विस्तार देने की अनुमति देती है, जो शायद अन्य प्राइमेट्स के लिए संभव नहीं है।
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