Paired exposure to blue light and nutrient alters subsequent photo-avoidance in Physarum polycephalum
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि यद्यपि *Physarum polycephalum* पोषक तत्वों के साथ बार-बार युग्मन के बाद नीली रोशनी के प्रति अपनी अरुचि को कम कर सकता है, फिर भी देखे गए व्यवहार संबंधी परिवर्तन अतिरिक्त प्रशिक्षण के साथ सुदृढ़ीकरण के अभाव और गैर-संबद्ध प्रक्रियाओं के संभावित योगदान के कारण, साहचर्य अधिगम (associative learning) की निश्चित रूप से पुष्टि नहीं करते हैं।
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एक सदी से अधिक समय से, वैज्ञानिक इस बात पर बहस कर रहे हैं कि क्या सीखना एक ऐसा विशेषाधिकार है जो केवल तंत्रिका तंत्र (nervous system) वाले जीवों तक ही सीमित है। मानक दृष्टिकोण यह मानता है कि सीखना, विशेष रूप से दो अलग-अलग घटनाओं को एक साथ जोड़ने की क्षमता, एक मस्तिष्क की आवश्यकता होती है। जब एक कुत्ता यह सीखता है कि घंटी भोजन की भविष्यवाणी करती है, या एक चूहा सीखता है कि एक ध्वनि शॉक (झटके) की भविष्यवाणी करती है, तो सामान्यतः यह माना जाता है कि न्यूरॉन्स उस संबंध को बनाने के लिए खुद को भौतिक रूप से पुनर्गठित (rewire) कर रहे हैं। यह प्रक्रिया, जिसे साहचर्य अधिगम (associative learning) कहा जाता है, जटिल संज्ञान का एक लक्षण मानी जाती है। फिर भी, प्रकृति ऐसे जीवों से भरी पड़ी है जिनमें मस्तिष्क बिल्कुल नहीं होता। एककोशिकीय जीव और कोशिकाओं के सरल नेटवर्क बिना किसी न्यूरॉन के अपनी दुनिया में रास्ता खोजते हैं, भोजन पाते हैं और खतरे से बचते हैं। वह प्रश्न जो दशकों से बना हुआ है, वह यह है कि क्या ये सरल जीवन रूप केवल सहज प्रतिक्रिया (instinctive reaction) देने से कहीं अधिक कर सकते हैं। क्या वे एक तटस्थ संकेत को पुरस्कार के साथ जोड़ना सीख सकते हैं, जिससे वे पिछले अनुभव के आधार पर अपना व्यवहार बदल सकें? यदि वे ऐसा कर सकते हैं, तो यह सुझाव देगा कि सीखने की जड़ें जीवन के वृक्ष में पहले से कल्पित धारणा से कहीं अधिक गहरी हैं, शायद जटिल मस्तिष्क के बजाय बुनियादी कोशिकीय तंत्रों से उत्पन्न हुई हैं।
हाल ही में एक अध्ययन में, शोधकर्ताओं ने Physarum polycephalum नामक एक अद्भुत जीव का उपयोग करके इस विचार का परीक्षण करने का प्रयास किया। यह एक स्लाइम मोल्ड (slime mold) है, जो एक एकल कोशिका वाला जीव है, जो अपने सक्रिय चरण के दौरान, एक विशाल, पीले, बहुकेंद्रकीय (multinucleated) नेटवर्क के रूप में फैलता है। इसमें कोई मस्तिष्क नहीं है, कोई तंत्रिका नहीं है, और कोई केंद्रीय नियंत्रण केंद्र नहीं है, फिर भी यह भूलभुलैया सुलझाने और भोजन के स्थानों को याद रखने के लिए जाना जाता है। इसकी सीखने की क्षमता की जांच करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक प्रयोग डिजाइन किया जो स्मृति के एक क्लासिक परीक्षण की नकल करता है: एक तटस्थ संकेत को पुरस्कार के साथ जोड़ना। इस मामले में, संकेत नीला प्रकाश था, जिसे स्लाइम मोल्ड स्वाभाविक रूप से नापसंद करता है और इससे बचने की कोशिश करता है। पुरस्कार ओट फ्लेक्स (जई के टुकड़े) थे, जो इसका पसंदीदा भोजन है। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या नीले प्रकाश के साथ बार-बार ओट्स के संपर्क में आने के बाद, स्लाइम मोल्ड अंततः नीले प्रकाश से बचना बंद कर देगा, और इसे भोजन के पास होने के संकेत के रूप में देखेगा।
प्रयोग की शुरुआत यह पुष्टि करने से हुई कि नीला प्रकाश वास्तव में स्लाइम मोल्ड के लिए एक अप्रिय उद्दीपन (stimulus) है। जब इसे नीले प्रकाश के एक पैच वाले डिश में रखा गया, तो जीव धीरे-धीरे चला और व्यापक रूप से फैल गया, यानी प्रकाश वाले क्षेत्र से बचता रहा। इसने अंधेरे में रहना पसंद किया, और चौड़े, पंखे जैसे आकार में विकसित हुआ ताकि वह प्रकाश स्रोत से दूर रह सके। इसने आधार रेखा (baseline) स्थापित की: प्रकाश अरुचिकर (aversive) था। शोधकर्ताओं ने फिर प्रशिक्षण चरण पेश किया। उन्होंने नीले प्रकाश क्षेत्र के भीतर ओट्स का एक टुकड़ा रखा। स्लाइम मोल्ड को भोजन तक पहुँचने के लिए असहज नीले प्रकाश को पार करना पड़ा। उन्होंने इस युग्मन (pairing) को कई सत्रों के लिए दोहराया, प्रत्येक दौर के बीच जीव को अंधेरे में उबरने का समय दिया। अंत में, उन्होंने प्रशिक्षित स्लाइम मोल्ड्स का परीक्षण एक ताज़ा डिश में केवल नीले प्रकाश के साथ किया, जिसमें कोई भोजन नहीं था।
परिणामों ने व्यवहार में एक स्पष्ट बदलाव दिखाया। प्रशिक्षित स्लाइम मोल्ड्स उन जीवों की तुलना में नीले प्रकाश क्षेत्र में जाने के लिए बहुत अधिक इच्छुक थे जिन्होंने वहां कभी भोजन नहीं देखा था। जबकि अनप्रशिक्षित नियंत्रण समूह (control group) का केवल आधा हिस्सा एक दिन के भीतर नीले प्रकाश क्षेत्र में गया, लगभग सभी प्रशिक्षित विषय वहां पहुंचे। इसके अलावा, प्रशिक्षित विषयों ने प्रकाश तक बहुत तेज़ी से पहुँच बनाई। उनके चलने के पैटर्न भी बदल गए; व्यापक रूप से और हिचकिचाहट के साथ फैलने के बजाय, वे प्रकाश की ओर अधिक उद्देश्यपूर्ण, सीधे रास्तों का अनुसरण करते हुए बढ़े। यह सुझाव देता है कि प्रकाश में भोजन खोजने के बार-बार के अनुभव ने प्रकाश के प्रति उनकी प्रतिक्रिया को बदल दिया था। उन्होंने प्रभावी रूप से अरुचिकर उद्दीपन को सहन करना सीख लिया था क्योंकि यह एक पुरस्कार के लिए एक विश्वसनीय संकेत बन गया था।
हालाँकि, शोधकर्ता इस दावे के प्रति सावधान थे कि स्लाइम मोल्ड ने उसी तरह सीखा जैसे एक कुत्ता या मनुष्य सीखता है। अध्ययन ने यह सिद्ध नहीं किया कि जीव ने सख्त अर्थों में साहचर्य अधिगम (associative learning) के रूप में प्रकाश और भोजन के बीच एक मानसिक संबंध बनाया। डिजाइन में एक विशिष्ट नियंत्रण समूह की कमी थी जो अन्य, सरल स्पष्टीकरणों को खारिज कर पाता। विशेष रूप से, शोधकर्ताओं ने एक अनुपपर्युग्मित (unpaired), यादृच्छिक (random), या 'योकड' (yoked) नियंत्रण स्थिति की अनुपस्थिति पर ध्यान दिया, जहाँ प्रकाश और भोजन को बिना किसी अनुमानित संबंध के समान आवृत्ति के साथ प्रस्तुत किया जाता है। इस महत्वपूर्ण तुलना के बिना, यह संभावना बनी रहती है कि व्यवहार परिवर्तन केवल समय के साथ प्रकाश के प्रति जीव के अभ्यस्त होने (habituation) के कारण था, या बार-बार हैंडलिंग के तनाव के कारण गतिविधि में सामान्य वृद्धि के कारण था, न कि दोनों घटनाओं के बीच एक वास्तविक संबंध के कारण। फलस्वरूप, अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि स्लाइम मोल्ड का व्यवहार इस तरह से बदला जो सीखने जैसा दिखता है, लेकिन साक्ष्य अभी भी साहचर्य आकस्मिकता (associative contingency) को जोड़ने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं हैं। डेटा ने दिखाया कि परिवर्तन तेजी से हुआ, अक्सर केवल दो प्रशिक्षण सत्रों के बाद, और अधिक दोहराव के साथ यह मजबूत नहीं हुआ। यह पैटर्न बताता है कि प्रभाव पर्यावरण के प्रति एक अस्थायी समायोजन हो सकता है न कि एक गहरी, स्थायी स्मृति।
अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि हालांकि स्लाइम मोल्ड का व्यवहार इस तरह से बदला जो सीखने जैसा दिखता है, लेकिन साक्ष्य अभी भी यह कहने के लिए पर्याप्त मजबूत नहीं हैं कि यह वास्तविक साहचर्य अधिगम है। जीव ने स्पष्ट रूप से अपने भविष्य के कार्यों को संशोधित करने के लिए अपने पिछले अनुभव का उपयोग किया, और भोजन के साथ जोड़े जाने के बाद नीले प्रकाश के प्रति अपनी प्राकृतिक अरुचि को कम कर दिया। यह बिना मस्तिष्क वाले जीव में व्यवहारिक लचीलेपन के एक परिष्कृत रूप को प्रदर्शित करता है। यह दिखाता है कि अनुभव के आधार पर अनुकूलित होने की क्षमता के लिए अनिवार्य रूप से तंत्रिका तंत्र की आवश्यकता नहीं होती है, बल्कि यह जीव की जटिल, वितरित प्रकृति से उत्पन्न होती है। ये निष्कर्ष हमारी समझ में एक नया आयाम जोड़ते हैं, जो यह सुझाव देते हैं कि स्मृति और अनुकूलन की जड़ें मस्तिष्क के विकास की तुलना में कहीं अधिक प्राचीन और व्यापक हो सकती हैं।
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