Hippocampal-cingulate dynamics in the human brain link reinforcement-learning and memory
इंट्राक्रैनियल रिकॉर्डिंग को कम्प्यूटेशनल मॉडलिंग के साथ जोड़कर, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि सकारात्मक रिवॉर्ड प्रेडिक्शन एरर्स न केवल निर्णय लेने में मार्गदर्शन करते हैं बल्कि अग्रवर्ती सिंगुलेट कॉर्टेक्स और हिप्पोकैम्पस के बीच गतिशील अंतःक्रियाओं के माध्यम से मानव स्मृति को भी आकार देते हैं।
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हर दिन, हमारा मस्तिष्क अनगिनत चुनाव करता है, बेहतर रास्ता खोजने के लिए विकल्पों का आकलन करता है। जब हम कोई चुनाव करते हैं और परिणाम हमारी अपेक्षा से बेहतर या बदतर होता है, तो हमारा मस्तिष्क उस अंतर को एक 'लर्निंग सिग्नल' (सीखने के संकेत) के रूप रूप में दर्ज करता है। वैज्ञानिक इसे "रिवॉर्ड प्रेडिक्शन एरर" (पुरस्कार भविष्यवाणी त्रुटि) कहते हैं। यह वह मानसिक चिंगारी है जो हमें एक सफल क्रिया को दोहराने या एक निराशाजनक क्रिया से बचने के लिए प्रेरित करती है। दशकों से, शोधकर्ता इस बात को समझते आए हैं कि यह संकेत हमें यह सीखने में कैसे मदद करता है कि आगे क्या करना है। लेकिन एक गहरा प्रश्न अनुत्तरित रहा है: क्या यही संकेत यह भी तय करता है कि हमें क्या याद रहेगा? हम जानते हैं कि आश्चर्यजनक क्षण अक्सर नियमित क्षणों की तुलना में हमारे मन में अधिक स्पष्ट रूप से अंकित हो जाते हैं, फिर भी आश्चर्य के क्षण को स्थायी स्मृति के निर्माण से जोड़ने वाली जैविक प्रक्रिया एक रहस्य बनी हुई थी।
इसे हल करने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने मानक ब्रेन स्कैन की सीमाओं को दरकिनार करते हुए, न्यूरॉन्स की विद्युत गतिविधि को सीधे सुनने के लिए मानव मस्तिष्क की ओर रुख किया। उन्होंने उन बीस-तीन रोगियों के साथ काम किया जो मिर्गी के लिए पहले से ही न्यूरोसर्जिकल निगरानी के अधीन थे। इन रोगियों के मस्तिष्क के भीतर गहरे हिस्से में पतले इलेक्ट्रोड रखे गए थे ताकि दौरे के मूल कारणों का पता लगाया जा सके, जो कि एक मानक नैदानिक प्रक्रिया है और इसने मस्तिष्क की आंतरिक कार्यप्रणाली में झांकने का एक दुर्लभ अवसर भी प्रदान किया। रोगियों ने एक कार्ड गेम खेला जिसमें उन्हें यह सीखना था कि किन दो डेक से बेहतर पुरस्कार मिलते हैं। विशिष्ट रूप से, हर बार जब वे एक कार्ड निकालते और फीडबैक प्राप्त करते, तो स्क्रीन पर चेहरे की एक नई, अद्वितीय छवि दिखाई देती थी। गेम को इस तरह डिज़ाइन किया गया था कि छवियां स्वयं जीतने के लिए अप्रासंगिक थीं; वे केवल आकस्मिक पृष्ठभूमि विवरण थीं। गेम के तुरंत बाद, रोगियों ने एक मेमोरी टेस्ट दिया, जिसमें उन्हें यह पहचानना था कि उन्होंने पहले कौन से चेहरे देखे थे।
परिणामों ने पुष्टि की कि मस्तिष्क का लर्निंग सिग्नल सीधे स्मृति को आकार देता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब किसी खिलाड़ी को उम्मीद से बेहतर पुरस्कार मिला, तो उनके मस्तिष्क ने एक मजबूत 'प्रेडिक्शन एरर सिग्नल' उत्पन्न किया। इस विशिष्ट संकेत ने भविष्यवाणी की कि क्या खिलाड़ी बाद में उस चेहरे को याद रख पाएगा जो उसी ट्रायल के दौरान दिखाई दिया था। सकारात्मक आश्चर्यों से जुड़े चेहरों को तटस्थ या निराशाजनक परिणामों से जुड़े चेहरों की तुलना में काफी बेहतर तरीके से याद किया गया। अध्ययन ने दिखाया कि यह संबंध न केवल रोगियों के लिए, बल्कि उन लोगों के एक बड़े समूह के लिए भी सत्य था जिन्होंने ऑनलाइन वही गेम खेला था, जिससे पता चलता है कि यह मानव मस्तिष्क के काम करने का एक मौलिक गुण है।
लेकिन मस्तिष्क एक क्षणिक आश्चर्य की भावना को स्थायी स्मृति में कैसे बदलता है? शोधकर्ताओं ने विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों से विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करके इस जानकारी के मार्ग का पता लगाया। उन्होंने पाया कि गेम के दौरान, जब रिवॉर्ड फीडबैक दिखाई दिया, तो प्रेडिक्शन एरर सिग्नल प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स (मस्तिष्क के सामने का हिस्सा जो निर्णय लेने के लिए जिम्मेदार है) में व्यापक रूप से एनकोड किया गया था। हालांकि, जब रोगियों ने बाद में चेहरों को पहचानने की कोशिश की, तो यह संकेत उसी व्यापक पैटर्न में फिर से प्रकट नहीं हुआ। इसके बजाय, 'एंटीरियर सिंगुलेट कॉर्टेक्स' नामक एक विशिष्ट क्षेत्र ने, जो मस्तिष्क के केंद्र में गहराई में स्थित है, मूल आश्चर्य के पैटर्न को संक्षिप्त रूप में पुनर्जीवित किया।
महत्वपूर्ण रूप से, एंटीरियर सिंगुलेट में यह पुनर्सक्रियण अपने आप में सफल स्मृति की गारंटी देने के लिए पर्याप्त नहीं था। अध्ययन ने इस विचार को खारिज कर दिया कि मस्तिष्क का स्मृति केंद्र, हिप्पोकैम्पस, केवल अपने आप आश्चर्य सिग्नल को पुनर्जीवित करता है। इसके बजाय, शोधकर्ताओं ने पाया कि सफल स्मृति दो क्षेत्रों के बीच एक सटीक संवाद पर निर्भर थी। जब एक रोगी ने सफलतापूर्वक एक चेहरे को पहचाना, तो एंटीरियर सिंगुलेट से प्राप्त गतिविधि का पैटर्न हिप्पोकैम्पस के भीतर पुन: व्यक्त किया गया। यह ऐसा था जैसे हिप्पोकैम्पस ने एंटीरियर सिंगुलेट द्वारा पकड़े गए विशिष्ट "आश्चर्य" पैटर्न तक हाथ बढ़ाया, उसे पकड़ा, और उस क्षण की पूरी स्मृति के पुनर्निर्माण के लिए उसका उपयोग किया। यह संबंध इतना विशिष्ट था कि यह केवल उन चेहरों के लिए हुआ जिन्हें सफलतापूर्वक याद रखा गया था, न कि उनके लिए जिन्हें भुला दिया गया था।
अध्ययन ने इन अंतःक्रियाओं के समय (टाइमिंग) पर भी ध्यान दिया। शोधकर्ताओं ने पाया कि दोनों क्षेत्र विद्युत तरंगों के एक विशिष्ट लय, जिसे 'थीटा ऑसिलेशन' कहा जाता है, का उपयोग करके संवाद करते हैं। जब एक सकारात्मक आश्चर्य से जुड़ा चेहरा दिखाया गया, तो हिप्पॉकैम्पस और एंटीरियर सिंगलेट ने अपनी गतिविधि को सिंक्रोनाइज़ (तालमेल) किया, जिसमें हिप्पोकैम्पस ने लय का नेतृत्व किया। यह सिंक्रोनाइज़ेशन उन चेहरों के लिए अधिक मजबूत था जिन्हें बाद में याद किया गया था, जिससे पता चलता है कि यह 'रिदमिक कपलिंग' (लयबद्ध जुड़ाव) ही वह तंत्र है जो आश्चर्य की भावना को दृश्य छवि के साथ बांधता है, और उसे दीर्घकालिक भंडारण में सुरक्षित करता है।
ये निष्कर्ष एक स्पष्ट तस्वीर पेश करते हैं कि मस्तिष्क किसे बनाए रखने के लिए प्राथमिकता देता है। वह लर्निंग सिग्नल जो हमारे विकल्पों का मार्गदर्शन करता है, वह केवल हमारे भविष्य के व्यवहार को अपडेट नहीं करता है; वह सक्रिय रूप से यह चुनता है कि हमारे अनुभव के किन क्षणों को संरक्षित किया जाए। एंटीरियर सिंगुलेट और हिप्पोकैम्पस के बीच समन्वय स्थापित करके, मस्तिष्क यह सुनिश्चित करता है कि सबसे महत्वपूर्ण, आश्चर्यजनक क्षण ही बने रहें। यह खोज एक जैविक स्पष्टीकरण प्रदान करती है कि हम अप्रत्याशित चीजों को क्यों याद रखते हैं और यह सुझाव देती है कि वही सर्किट जो हमें अपनी गलतियों से सीखने में मदद करते हैं, वे ही हमारे व्यक्तिगत इतिहास को भी आकार दे सकते हैं।
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