Cellular code for mnemonic pattern separation in the human hippocampus is revealed by false memories

मानव मस्तिष्क स्मृति का एक उस्ताद है, जो व्यक्तिगत अनुभवों के विशाल पुस्तकालयों को संग्रहीत करने में सक्षम है, जैसे कि बचपन के किसी भोजन का स्वाद या किसी मित्र का चेहरा। फिर भी, यह क्षमता एक नाजुक संतुलन पर निर्भर करती है। कुशलता से कार्य करने के लिए, मस्तिष्क को यह पहचानना चाहिए कि एक परिचित वस्तु वही है जिसे उसने पहले देखा है, भले ही प्रकाश या कोण बदल गया हो। साथ ही, इसे एक नई वस्तु के बीच अंतर करने के लिए पर्याप्त तेज होना चाहिए जो पुरानी वस्तु के लगभग समान दिखती हो, ताकि भ्रम की स्थिति पैदा न हो। बहुत समान चीजों के बीच अंतर करने की इस क्षमता को 'पैटर्न सेपरेशन' (प्रतिमान पृथक्करण) कहा जाता है। दशकों तक, वैज्ञानिक इस बात पर बहस करते रहे हैं कि क्या मानव मस्तिष्क में यह विशिष्ट कम्प्यूटेशनल शक्ति मौजूद है। जबकि कृंतकों (rodents) में किए गए अध्ययनों ने हिप्पोकैम्पस—जो स्मृति के लिए एक महत्वपूर्ण मस्तिष्क संरचना है—में इस प्रक्रिया के स्पष्ट प्रमाण दिखाए हैं, मनुष्यों पर किए गए अध्ययन अनिर्णायक रहे हैं। ब्रेन स्कैन का उपयोग करके लोगों में इसे देखने के पिछले प्रयास व्यक्तिगत कोशिकाओं के कार्य को दिखाने के लिए बहुत धुंधले थे, और अन्य अध्ययनों ने सुझाव दिया कि मानव स्मृति कोशिकाएं सूक्ष्म अंतर करने के लिए बहुत व्यापक और सामान्य हैं। एक एकल न्यूरॉन से स्पष्ट संकेत के बिना, यह प्रश्न अनसुलझा रहा कि क्या मनुष्य वास्तव में इस सूक्ष्म-ट्यून किए गए स्मृति फिल्टर को रखते हैं।

शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब लोगों के मस्तिष्क की व्यक्तिगत कोशिकाओं की विद्युत गतिविधि को सीधे सुनकर इस बहस को सुलझा लिया है। उन्होंने उन 97 रोगियों के साथ काम किया जो मिर्गी के लिए सर्जरी से गुजर रहे थे, एक ऐसी स्थिति जिसमें डॉक्टरों को दौरों के स्रोत का पता लगाने के लिए मस्तिष्क के भीतर सूक्ष्म इलेक्ट्रोड रखने की आवश्यकता होती है। इन इलेक्ट्रोड्स ने वैज्ञानिकों को एक मेमोरी गेम खेलते समय 3,506 न्यूरॉन्स की गतिविधि को रिकॉर्ड करने की अनुमति दी। इस खेल में, रोगियों को पहले छवियों की एक श्रृंखला दिखाई गई। बाद में, उन्हें पुरानी छवियों और उन नई छवियों का मिश्रण दिखाया गया जो पुरानी छवियों के बहुत समान थीं। रोगियों को यह तय करना था कि क्या उन्होंने प्रत्येक छवि को पहले देखा था और उस उत्तर के प्रति वे कितने आश्वस्त थे। कभी-कभी, रोगियों ने गलतियाँ कीं, जिससे उन्हें गलत लगा कि उन्होंने एक नई छवि पहले देखी थी। ये त्रुटियाँ, जिन्हें 'फॉल्स अलार्म' (गलत चेतावनी) कहा जाता है, तब होती हैं जब मस्तिष्क नई छवि को पुरानी स्मृति से अलग करने में विफल रहता है। इन विशिष्ट त्रुटि के क्षणों का विश्लेषण करके, शोधकर्ता देख सके कि मस्तिष्क ने इस भ्रम को कैसे संभाला।

अध्ययन से पता चला कि मस्तिष्क में वास्तव में पैटर्न सेपरेशन का एक तंत्र है, लेकिन यह एक विशिष्ट, दुर्लभ प्रकार की कोशिका द्वारा किया जाता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि जब एक रोगी ने सही ढंग से एक पुरानी छवि को याद किया, तो कई मस्तिष्क कोशिकाएं एक अनुमानित तरीके से सक्रिय हुईं। हालांकि, महत्वपूर्ण खोज तब हुई जब रोगी ने गलती की और एक नई, समान छवि को "पुरानी" बताया। इन क्षणों में, हिप्पोकैम्पस में कोशिकाओं का एक विशिष्ट समूह लगातार संकेत दे रहा था कि छवि वास्तव में नई है, भले ही रोगी ने उसे पुराना कहा हो। इन कोशिकाओं ने रोगी के गलत निर्णय को अनदेखा किया और इस तथ्य पर अडिग रहे कि वह छवि वास्तव में क्या थी। शोधकर्ताओं ने इन्हें "पैटर्न सेपरेशन" कोशिकाएं कहा। उन्होंने पाया कि ये कोशिकाएं हिप्पोकैम्पस, अमिगडाला और अन्य क्षेत्रों में मौजूद थीं, लेकिन वे हिप्पोकैम्पस में सबसे अधिक प्रभावी थीं। इसके विपरीत, मस्तिष्क की अन्य कोशिकाएं केवल उसी संकेत को दर्शाती थीं जो रोगी ने निर्णय के रूप में लिया था, चाहे वह निर्णय सही हो या गलत। इससे पता चला कि मस्तिष्क में सूचना के दो समानांतर प्रवाह हैं: एक जो स्मृति के तथ्यात्मक सत्य को रखता है और दूसरा जो व्यक्ति द्वारा किए गए अंतिम चुनाव को दर्शाता है।

शोधकर्ताओं ने यह समझने के लिए आगे बढ़कर काम किया कि ये कोशिकाएं स्मृति की मजबूती की भावना कैसे पैदा करती हैं। जब लोग किसी चीज़ को याद करने के बारे में बहुत आश्वस्त होते हैं, तो उनकी मस्तिष्क गतिविधि मजबूत होती है; जब वे अनिश्चित होते हैं, तो यह कमजोर होती है। अध्ययन ने दिखाया कि पैटर्न सेपरेशन कोशिकाएं इस विश्वास के सुचारू ग्रेडिएंट (क्रमिक बदलाव) को बनाने के लिए जिम्मेदार हैं। जब शोधकर्ताओं ने अपने विश्लेषण से इन विशिष्ट कोशिकाओं की गतिविधि को गणितीय रूप से हटा दिया, तो उच्च-विश्वास वाली स्मृतियों, निम्न-विश्वास वाली स्मृतियों और फॉल्स अलार्म के बीच का स्पष्ट अंतर गायब हो गया। मस्तिष्क की एक जीवंत स्मृति और एक मात्र अनुमान के बीच अंतर करने की क्षमता ढह गई। यह सुझाव देता है कि ये दुर्लभ कोशिकाएं उस इंजन की तरह हैं जो हमारी इस भावना को संचालित करती है कि हम अपनी स्मृति के बारे में कितने आश्वस्त हैं। उनके बिना, मस्तिष्क एक स्पष्ट याद और एक मात्र अनुमान के बीच अंतर करने के लिए संघर्ष करेगा।

इन कोशिकाओं का स्थान भी मायने रखता था। पैटर्न सेपरेशन का संकेत हिप्पोकैम्पस के दाहिने हिस्से में सबसे मजबूत था, जो मस्तिष्क का वह भाग है जो दृश्य जानकारी को संसाधित करता है। जिन रोगियों के दौरों का उद्गम उस क्षेत्र में था जहाँ इन कोशिकाओं को रिकॉर्ड किया गया था, वहां यह संकेत कमजोर या अनुपस्थित था, जो इन रोगियों द्वारा सामना की जाने वाली ज्ञात स्मृति समस्याओं के अनुरूप है। अध्ययन ने यह भी पुष्टि की कि रोगियों द्वारा की गई गलतियाँ यादृच्छिक (random) नहीं थीं। एक नई छवि को पुरानी छवि के साथ भ्रमित करने की संभावना पूरी तरह से इस बात पर निर्भर थी कि दोनों छवियां दृश्य रूप से कितनी समान थीं। जितनी अधिक तस्वीरें एक जैसी दिखती थीं, उतनी ही अधिक संभावना थी कि मस्तिष्क उन्हें अलग करने में विफल रहेगा, जिससे एक झूठी स्मृति उत्पन्न होगी। इसने पुष्टि की कि त्रुटियां सीधे तौर पर समान पैटर्न को अलग करने के लिए मस्तिष्क के संघर्ष का परिणाम थीं, न कि ध्यान की कमी या यादृच्छिक अनुमान का।

यह कार्य व्यक्तिगत कोशिकाओं के स्तर पर मानव मस्तिष्क में पैटर्न सेपरेशन का पहला प्रत्यक्ष प्रमाण प्रदान करता है। यह दिखाता है कि मानव हिप्पोकैम्पस में न्यूरॉन्स की एक विशेष आबादी होती है जो एक फिल्टर के रूप में कार्य करती है, यह सुनिश्चित करती है कि नए, समान अनुभवों को पुराने अनुभवों से अलग रखा जाए। जब यह फिल्टर काम करता है, तो हम बिना किसी भ्रम के परिचित चेहरों और स्थानों को पहचान सकते हैं। जब यह विफल होता है, तो हम एक अजनबी को मित्र या एक नई वस्तु को पुरानी वस्तु समझ सकते हैं। यह अध्ययन केवल इस प्रक्रिया की पुष्टि नहीं करता है; यह उस विशिष्ट जैविक मशीनरी की पहचान करता है जो इसे संभव बनाती है, जिससे हमें यह समझने के लिए एक नया दृष्टिकोण मिलता है कि मानव मन अपनी स्मृतियों को स्पष्ट और विशिष्ट कैसे रखता है।