A cascade of attentional and default mode network dynamics following the resolution of perceptual ambiguity
fMRI और सूक्ष्म-स्तरीय पार्सिलेशन (fine-grained parcellation) का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि द्वि-स्थिर दृष्टि (bistable vision) में स्वतःस्फूर्त प्रत्यक्ष बोध प्रतिवर्तन (perceptual reversals), मस्तिष्क गतिविधि के एक विशिष्ट टेम्पोरल कैस्केड को सक्रिय करते हैं, जो रिपोर्ट के बाद 4 सेकंड के तीव्र उछाल के रूप में पृष्ठीय ध्यान (dorsal attention) और दृश्य नेटवर्क के साथ-साथ डिफ़ॉल्ट मोड नेटवर्क के दमन द्वारा पहचाना जाता है, जो इन अंतर्जात स्विचों को भौतिक रूप से प्रेरित स्विचों से अलग करता है।
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जब आप एक अस्पष्ट छवि देखते हैं, जैसे कि एक घन (cube) का चित्र जो दो अलग-अलग कोणों के बीच बदलता हुआ प्रतीत होता है, तो आपका बोध स्थिर नहीं रहता। भले ही पन्ने पर बनी तस्वीर कभी नहीं बदलती, फिर भी आपका मस्तिष्क दोनों संभावित व्याख्याओं के बीच स्वतः ही आगे-पीछे स्विच करता रहता है। यह घटना, जिसे 'बाइस्टेबल परसेप्शन' (bistable perception) कहा जाता है, वैज्ञानिकों को लंबे समय से मंत्रमुग्ध करती रही है क्योंकि यह प्रकट करती है कि हम जो देखते हैं वह केवल दुनिया की सीधी प्रतिलिपि नहीं है, बल्कि हमारे अपने मन द्वारा निर्मित एक रचना है। दशकों तक, शोधकर्ताओं ने इस बात पर बहस की है कि यह स्विच कहाँ होता है। कुछ का मानना है कि यह मस्तिष्क के उन शुरुआती हिस्सों में शुरू होता है जो कच्चे दृश्य डेटा को संसाधित करते हैं, जबकि अन्य तर्क देते हैं कि यह उच्च-स्तरीय नियंत्रण केंद्रों द्वारा संचालित होता है जो ध्यान और निर्णय लेने का प्रबंधन करते हैं। इस तरह की अनिश्चितता को हल करने के लिए ये विभिन्न मस्तिष्क प्रणालियाँ कैसे मिलकर काम करती हैं, इसे समझना सचेत जागरूकता की वास्तविक प्रकृति को समझने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने इस तंत्रिका गतिविधि (neural activity) के सटीक समय का मानचित्र तैयार करने का लक्ष्य रखा। उन्होंने एक विशिष्ट प्रकार के गतिशील दृश्य उद्दीपन (moving visual stimulus), 'काइनेटिक डेप्थ इफेक्ट' (kinetic depth effect) का उपयोग किया, जो घूमते हुए बिंदुओं के पैटर्न से एक 3D आकार बनाता है। एक स्थिति में, बिंदु इस तरह से घूमे जिससे मस्तिष्क को घूमने की दो दिशाओं के बीच स्वतः स्विच करने की अनुमति मिली। दूसरी स्थिति में, शोधकर्ताओं ने उन्हीं स्विचों की एक रिकॉर्डिंग चलाई, जिससे मस्तिष्क को उस परिवर्तन के प्रति प्रतिक्रिया करने के लिए मजबूर किया गया जो स्वयं मस्तिष्क द्वारा उत्पन्न करने के बजाय कंप्यूटर द्वारा पहले से ही निर्धारित था। इन स्वतः होने वाले स्विचों के दौरान मस्तिष्क की गतिविधि की तुलना जबरन किए गए स्विचों से करके, टीम ने स्वतः उत्पन्न होने वाले बोध संबंधी परिवर्तन के अद्वितीय तंत्रिका हस्ताक्षर (neural signature) को अलग कर सकी। उन्होंने छह प्रतिभागियों के मस्तिष्क का कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) का उपयोग करके स्कैन किया, जो एक ऐसी तकनीक है जो रक्त प्रवाह को मापकर यह ट्रैक करती है कि किसी भी क्षण मस्तिष्क के कौन से हिस्से सक्रिय हैं।
अध्ययन से पता चला कि जब कोई व्यक्ति स्वतः ही अपने बोध को बदलने का निर्णय लेता है, तो एक विशिष्ट प्रकार की तंत्रिका गतिविधि का क्रम (cascade) का अनुसरण करता है। स्विच होने की सूचना देने के लिए बटन दबाने के लगभग चार सेकंड बाद, डोर्सल अटेंशन नेटवर्क (dorsal attention network) और विजुअल कॉर्टेक्स (visual cortex) में गतिविधि की एक लहर चरम पर पहुँचती है। ये वे क्षेत्र हैं जो ध्यान केंद्रित करने और हमारे देखने की प्रक्रिया के लिए जिम्मेदार हैं। ठीक उसी समय, एक अलग प्रणाली, जिसे डिफॉल्ट मोड नेटवर्क (default mode network) कहा जाता है, जो आमतौर पर तब सक्रिय होती है जब मन भटक रहा होता है या स्वयं के बारे में सोच रहा होता है, गतिविधि में भारी गिरावट दिखाती है। यह सुझाव देता है कि दृश्य दृश्य की अस्पष्टता को हल करने के लिए, मस्तिष्क को अपने आंतरिक विचारों से तेजी से हटकर अपने ध्यान और दृश्य प्रणालियों में पूरी तरह से संलग्न होना चाहिए। यह पैटर्न इतना सुसंगत था कि यह डेटा के विश्लेषण के तीन अलग-अलग तरीकों में स्पष्ट रूप से दिखाई दिया, यहाँ तक कि जब शोधकर्ताओं ने बटन दबाने की सरल मोटर क्रिया के प्रभाव को हटाने के लिए सांख्यिकीय विधियों का उपयोग किया, तब भी यह बना रहा।
बाद के समय में, रिपोर्ट करने के लगभग दस सेकंड बाद, वेंट्रल अटेंशन नेटवर्क (ventral attention network) और फ्रंटोपैरिएटल नेटवर्क (frontoparietal network) से जुड़ी गतिविधि की दूसरी, धीमी लहर उभरी। ये क्षेत्र अक्सर ध्यान को पुनः केंद्रित करने और जटिल निर्णय लेने से जुड़े होते हैं। हालाँकि यह बाद का संकेत प्रारंभिक चार सेकंड की लहर की तुलना में कमजोर और कम निश्चित था, लेकिन यह स्पष्टता के क्षण के बाद संज्ञानात्मक समायोजन (cognitive adjustment) की एक अधिक लंबी अवधि की ओर संकेत करता है। शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि इस प्रक्रिया में शामिल मस्तिष्क क्षेत्र उन क्षेत्रों के साथ काफी हद तक ओवरलैप करते हैं जिन्हें पहले 'परसेप्चुअल स्विच' के दौरान सक्रिय माना गया था, जो पुष्टि करता है कि ये विशिष्ट नेटवर्क वास्तव में इस अनुभव के केंद्र में हैं। हालाँकि, अध्ययन ने यह भी रेखांकित किया कि स्वतः स्विच के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया केवल एक साधारण 'ऑन-ऑफ' प्रतिक्रिया नहीं है; यह एक अत्यधिक संगठित अनुक्रम है जहाँ विभिन्न बड़े पैमाने के नेटवर्क एक सटीक क्रम में चालू और बंद होते हैं।
महत्वपूर्ण रूप से, टीम यह दिखाने में सक्षम थी कि यह विशिष्ट गतिविधि का पैटर्न केवल व्यक्ति के बटन दबाने के लिए हाथ हिलाने या स्क्रीन को देखने के लिए आँखों के हिलने का प्रतिबिंब मात्र नहीं था। उन्नत सांख्यिकीय तकनीकों का उपयोग करके सभी परीक्षणों के साझा औसत सिग्नल को हटाकर, उन्होंने पाया कि अटेंशन नेटवर्क का बढ़ना और डिफॉल्ट मोड नेटवर्क का गिरना का मूल पैटर्न बना रहा। यह इंगित करता है कि मस्तिष्क एक नई धारणा पर टिकने के लिए एक वास्तविक पुनर्गठन (reorganization) से गुजर रहा है, न कि केवल इसकी रिपोर्ट करने की भौतिक क्रिया के प्रति प्रतिक्रिया दे रहा है। निष्कर्ष बताते हैं कि बोध संबंधी अस्पष्टता का समाधान एक गतिशील घटना है जहाँ मस्तिष्क बाहरी दुनिया पर अपना ध्यान केंद्रित करने के लिए अपनी आंतरिक, दिवास्वप्न वाली अवस्था को सक्रिय रूप से दबा देता है। हालाँकि यह अध्ययन प्रतिभागियों के एक छोटे समूह और विशिष्ट दृश्य उद्दीपनों तक सीमित था, फिर भी यह एक स्पष्ट, सेकंड-दर-सेकंड का मानचित्र प्रदान करता है कि मानव मस्तिष्क एक अनिश्चित दुनिया को समझने के लिए अपने विशाल नेटवर्क को कैसे समन्वित करता है।
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