Neuronal processing of facial expressions in the primate superior colliculus

प्राइमेट्स (primates) के लिए, एक चेहरा केवल एक आकृति मात्र नहीं है; यह खतरे, इरादे और सामाजिक जुड़ाव की सूचनाओं का एक तीव्र प्रवाह है। जीवित रहने और फलने-फूलने के लिए, एक जानवर को खतरे को पलक झपकते ही पहचानने में सक्षम होना चाहिए, अक्सर इससे पहले कि वह देख रही चीज़ के विवरण को पूरी तरह से प्रोसेस कर सके। वैज्ञानिकों ने लंबे समय से संदेह किया है कि मस्तिष्क इस तत्काल कार्य के लिए एक शॉर्टकट का उपयोग करता है, जो कॉर्टेक्स के धीमे, विस्तृत प्रसंस्करण केंद्रों को बायपास करके मस्तिष्क के गहरे हिस्से में स्थित एक तेज़, पुराने मार्ग पर निर्भर करता है। इस मार्ग में 'सुपीरियर कॉलिकुलस' (superior colliculus) नामक एक छोटा सा ढांचा शामिल है, जो दृश्य ध्यान (visual attention) के प्रवेश द्वार के रूप में कार्य करता है, और यह इसे 'एमिग्डाला' (amygdala) से जोड़ता है, जो भावनाओं को संभालने के लिए जाना जाता है। हालांकि हम जानते हैं कि एमिग्डाला डरावने या क्रोधित चेहरों के प्रति दृढ़ प्रतिक्रिया देता है, लेकिन वह सटीक क्षण और विधि जिससे सुपीरियर कॉलिकुलस एक डरावनी गुर्राहट और एक भयभीत चेहरे के बीच अंतर करना शुरू करता है, एक रहस्य बना हुआ है।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो वयस्क रीसस मकाक (rhesus macaques) के सुपीरियर कॉलिकुलस में व्यक्तिगत तंत्रिका कोशिकाओं की विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड किया। बंदर स्क्रीन पर चेहरों के साथ-साथ हाथों और रोजमर्रा की वस्तुओं की छवियों के सामने शांत बैठे थे। शोधकर्ताओं ने चित्रों के एक सावधानीपूर्वक संतुलित सेट का उपयोग किया ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि मस्तिष्क की प्रतिक्रिया स्वयं अभिव्यक्ति के कारण है, न कि केवल चमक या कंट्रास्ट के अंतर के कारण। इन छवियों में चार प्रकार की अभिव्यक्तियाँ शामिल थीं: एक धमकी भरा प्रदर्शन (threat display), एक डर वाली मुस्कान (fear grin), एक सुखद मुस्कान (pleasing smile), और एक तटस्थ चेहरा (neutral face)। छवि दिखने के मिलीसेकंड बाद न्यूरॉन्स कैसे फायर (fire) करते हैं, इस पर नज़र रखकर टीम यह मैप कर सकी कि मस्तिष्क ने इन भावनात्मक संकेतों को ठीक कब और कैसे छाँटना शुरू किया।

अध्ययन से पता चला कि मस्तिष्क सभी भावनात्मक चेहरों के साथ एक जैसा व्यवहार नहीं करता है, और न ही वे सभी को एक साथ प्रोसेस करता है। इसके बजाय, सुपीरियर कॉलिकुलस में न्यूरॉन्स के दो अलग-अलग समूह होते हैं जो विशेष प्रहरी (sentinels) की तरह कार्य करते हैं, जिनमें से प्रत्येक का अपना समय और ध्यान होता है। कोशिकाओं का एक समूह बहुत तेज़ी से प्रतिक्रिया करता है, छवि देखने के लगभग 60 मिलीसेकंड के भीतर। ये तेज़ प्रतिक्रिया देने वाले सेल विशेष रूप से खतरे का पता लगाने के लिए ट्यून किए गए हैं। जब एक बंदर को दांत दिखाते हुए एक धमकी भरे प्रदर्शन वाला चेहरा दिखता है, तो ये न्यूरॉन्स लगभग तुरंत सक्रिय हो जाते हैं, जो संकेत देते हैं कि कुछ खतरनाक मौजूद है। यह तीव्र प्रतिक्रिया इतनी तेज़ी से होती है कि यह संभवतः जानवर को खतरे को पूरी तरह समझने से पहले ही अपनी दृष्टि और शरीर को संभावित खतरे की ओर मोड़ने में मदद करती है।

न्यूरॉन्स का दूसरा समूह एक अलग शेड्यूल पर काम करता है। ये कोशिकाएं खतरे के प्रति तुरंत प्रतिक्रिया नहीं देतीं; बल्कि, वे छवि दिखने के लगभग 150 मिलीसेकंड बाद तक प्रतीक्षा करती हैं। जब वे फायर करती हैं, तो वे धमकी भरे प्रदर्शन के प्रति नहीं, बल्कि डर की अभिव्यक्ति (fear expression) के प्रति प्रतिक्रिया करती हैं। यह देरी यह सुझाव देती है कि डर को पहचानना एक थोड़ा अधिक जटिल चरण है जो प्रारंभिक अलार्म के बाद आता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये दो समूहों के न्यूरॉन्स काफी हद तक अलग हैं; जो कोशिकाएं शुरुआत में "खतरे" के लिए चिल्लाती हैं, वे वे नहीं हैं जो बाद में "डर" का संकेत देती हैं। यह अलगाव दर्शाता है कि मस्तिष्क इन दो महत्वपूर्ण भावनाओं को अलग-अलग चैनलों के माध्यम से प्रोसेस करता है, यहाँ तक कि दृश्य प्रसंस्करण के इस बहुत शुरुआती चरण में भी।

अध्ययन ने यह भी देखा कि दृश्य क्षेत्र (visual field) में ये संकेत कहाँ से आते हैं। दृष्टि के केंद्र के ठीक बाहर के क्षेत्र, जिसे पैराफोवियल क्षेत्र (parafoveal region) कहा जाता है, की निगरानी करने वाले न्यूरॉन्स ने सबसे मजबूत और सुसंगत पैटर्न दिखाए। इन कोशिकाओं ने लंबे समय तक खतरों का पता लगाने की अपनी क्षमता बनाए रखी और वे बाद के डर के संकेतों का प्राथमिक स्रोत थे। विकासवादी दृष्टिकोण से यह तर्कसंगत है: हमारी सीधी दृष्टि के ठीक बाहर का क्षेत्र वह जगह है जहाँ हम किसी शिकारी या प्रतिद्वंद्वी के बगल से आने की संभावना रखते हैं। जबकि दृष्टि के केंद्र पर केंद्रित कोशिकाओं ने भी इन अभिव्यक्तियों के प्रति कुछ संवेदनशीलता दिखाई, लेकिन उनके पैटर्न कम सुसंगत थे और अलग-अलग जानवरों के बीच अधिक भिन्न थे।

सैकड़ों न्यूरॉन्स की सामूहिक गतिविधि का विश्लेषण करके, शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि मस्तिष्क इस प्रारंभिक गतिविधि के आधार पर विभिन्न भावनात्मक चेहरों के बीच सटीक रूप से अंतर कर सकता है। एक सेकंड के पहले अंश में, मस्तिष्क की गतिविधि एक धमकी भरे चेहरे और एक तटस्थ या सुखद चेहरे के बीच अंतर करने में सबसे बेहतर होती है। एक क्षण बाद, गतिविधि बदल जाती है, और यह एक डरावने चेहरे को अन्य चेहरों से अलग करने में सबसे बेहतर हो जाती है। यह लौकिक बदलाव (temporal shift) बताता है कि मस्तिष्क केवल एक "डरावने चेहरे" को एक एकल श्रेणी के रूप में नहीं देखता है; बल्कि यह अनुभव को खतरे का तीव्र पता लगाने और उसके बाद डर की थोड़ी धीमी पहचान में विभाजित करता है।

ये निष्कर्ष इस बात का पहला प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करते हैं कि भावनात्मक चेहरों को पढ़ने की क्षमता मिडब्रेन (midbrain) में शुरू होती है, लंबे समय तक सूचना कॉर्टेक्स के उच्च प्रसंस्करण केंद्रों तक पहुँचने से बहुत पहले। सुपीरियर कॉलिकुलस केवल एक निष्क्रिय रिले स्टेशन नहीं है; यह भावनात्मक महत्व का एक टाइमलाइन (timeline) सक्रिय रूप से निर्मित करता है। यह पहले एक विस्फोट के साथ तत्काल खतरे को चिह्नित करता है, और फिर डर के बारे में अधिक सूक्ष्म संकेत के साथ आगे बढ़ता है। अलग-अलग समूहों की कोशिकाओं द्वारा अलग-अलग गति से संचालित यह दो-चरणीय प्रक्रिया, हमें यह समझने का एक नया दृष्टिकोण देती है कि प्राइमेट्स, मनुष्यों सहित, सामाजिक और भावनात्मक संकेतों से भरी दुनिया में कैसे नेविगेट करने के लिए बने हैं। परिणाम बताते हैं कि हमारी जटिल सामाजिक अंतःक्रियाओं की नींव इन प्राचीन, तीव्र-फायरिंग तंत्रिका सर्किटों पर टिकी है जो चेहरा देखते ही अस्तित्व और सामाजिक जागरूकता को प्राथमिकता देते हैं।