The Walking Brain: Mapping feature-specific cortical responses to naturally unfolding sensory experience in the real world
यह अध्ययन अनियंत्रित वास्तविक दुनिया में चलने के दौरान स्वाभाविक रूप से विकसित होने वाले ल्यूमिनेंस (चमक), ध्वनि और चेहरे की विशेषताओं के प्रति कॉर्टिकल प्रतिक्रियाओं को सफलतापूर्वक मैप और प्रेडिक्ट करने वाला एक फीचर-आधारित ढांचा स्थापित करने के लिए पहनने योग्य हाई-डेंसिटी fNIRS और प्रतिभागी-विशिष्ट ऑडियोविजुअल रिकॉर्डिंग का उपयोग करता है।
मूल पेपर CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/) के तहत लाइसेंस किया गया है। यह एक ऐसे प्रीप्रिंट की AI से तैयार की गई व्याख्या है जिसकी अभी सहकर्मी समीक्षा नहीं हुई है। यह चिकित्सकीय सलाह नहीं है। इस सामग्री के आधार पर स्वास्थ्य संबंधी फैसले न लें। पूरा डिस्क्लेमर पढ़ें
मानव मस्तिष्क कैसे कार्य करता है, इसे समझने के लिए वैज्ञानिकों ने लंबे समय से एक सरल लेकिन सीमित तकनीक का सहारा लिया है: वे लोगों को एक शांत कमरे में बिल्कुल स्थिर बैठने और एक फिल्म देखने या कहानी सुनने के लिए कहते हैं, जबकि उनके मस्तिष्क का स्कैन किया जाता है। इस दृष्टिकोण ने यह प्रकट किया है कि मस्तिष्क स्वयं को विशिष्ट पड़ोसों (नेबरहुड्स) में व्यवस्थित करता है, जहाँ ध्वनि या प्रकाश जैसे विभिन्न प्रकार की सूचनाओं के लिए अलग-अलग क्षेत्र सक्रिय होते हैं। हालाँकि, प्रयोगशाला का यह परिवेश उन चीजों को छीन लेता है जो जीवन को वास्तविक बनाती हैं: हिलने-डुलने की क्षमता, जहाँ चाहें वहाँ देखने की स्वतंत्रता, और बाहरी दुनिया का अराजक, अनस्क्रिप्टेड प्रवाह। दशकों से यह एक रहस्य बना हुआ है कि क्या दुनिया के मस्तिष्क के सटीक, व्यवस्थित मानचित्र तब भी कायम रहते हैं जब कोई व्यक्ति वास्तव में एक व्यस्त सड़क पर चल रहा होता है, यातायात के बीच रास्ता बना रहा होता है, और उन लोगों और आवाजों से टकरा रहा होता है जिनकी योजना किसी ने नहीं बनाई थी।
बोस्टन यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब इस प्रश्न का उत्तर देने की दिशा में एक महत्वपूर्ण कदम उठाया है, जिसमें उन्होंने मस्तिष्क के स्कैनर को लैब से बाहर निकालकर सड़क पर उतार दिया है। मस्तिष्क में रक्त के प्रवाह को मापने वाले एक पहनने योग्य, बैकपैक के आकार के उपकरण का उपयोग करते हुए, उन्होंने बीस वयस्कों की तंत्रिका गतिविधि (न्यूरल एक्टिविटी) को एक विश्वविद्यालय परिसर में एक पूर्व-निर्धारित मार्ग पर चलते समय रिकॉर्ड किया। पिछले अध्ययनों के विपरीत, जहाँ प्रतिभागियों को विशिष्ट कार्य करने के लिए कहा गया था, ये चलने वाले लोग अपनी गति से स्वतंत्र रूप से चलने और अपनी पसंद की चीज़ों को देखने के लिए स्वतंत्र थे, जबकि उनके सिर पर लगे एक कैमरे ने ठीक वही रिकॉर्ड किया जो उन्होंने देखा और सुना। शोधकर्ताओं ने फिर इन वास्तविक दुनिया के मस्तिष्क मानचित्रों की तुलना उस समूह से की, जिसने उसी प्रकार की ब्रेन इमेजिंग तकनीक का उपयोग करके एक नियंत्रित कमरे में एक प्राकृतिक फिल्म देखी थी।
अध्ययन में पाया गया कि बुनियादी संवेदी जानकारी के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया आश्चर्यजनक रूप से स्थिर रहती है, भले ही वातावरण अनियंत्रित हो। जब शोधकर्ताओं ने देखा कि मस्तिष्क प्रकाश और ध्वनि के परिवर्तनों के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करता है, तो गतिविधि के मानचित्र बहुत समान दिखे, चाहे व्यक्ति एक अंधेरे कमरे में फिल्म देख रहा हो या एक धूप वाले परिसर में टहल रहा हो। विशेष रूप से, दृश्य चमक (विजुअल ब्राइटनेस) और श्रवण वॉल्यूम (ऑडिटरी वॉलम) को संसाधित करने के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क के क्षेत्रों ने दोनों सेटिंग्स में एक मजबूत स्थानिक सहसंबंध (स्पेशियल कॉरेस्पोंडेंस) दिखाया। यह सुझाव देता है कि प्रकाश और ध्वनि को संभालने के लिए मस्तिष्क का मौलिक हार्डवेयर इतना मजबूत है कि वह लगातार कार्य कर सके, चाहे अनुभव किसी निर्देशक द्वारा लिखा गया हो या फुटपाथ पर स्वाभाविक रूप से घटित हो रहा हो।
हालाँकि, कहानी तब बदल गई जब शोधकर्ताओं ने चेहरों के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया को देखा। जहाँ फिल्म के दौरान मस्तिष्क ने चेहरों के लिए एक सुसंगत पैटर्न दिखाया, जहाँ कथा और कैमरा एंगल ध्यान को निर्देशित करते थे, वहीं बाहरी सैर के दौरान यह पैटर्न बिखरा हुआ और भिन्न हो गया। शोधकर्ता सुझाव देते हैं कि ऐसा इसलिए है क्योंकि फिल्म में चेहरा देखना अक्सर एक सामाजिक कहानी या एक विशिष्ट कथानक का हिस्सा होता है, जबकि सड़क पर चेहरा देखना एक क्षणिक, स्व-निर्देशित घटना है जो अलग प्रकार के ध्यान या सामाजिक प्रसंस्करण को ट्रिगर कर सकती है। यह इंग दर्शाता है कि जहाँ मस्तिष्क के बुनियादी संवेदी मानचित्र मजबूत हैं, वहीं जटिल सामाजिक संकेतों जैसे कि चेहरों के प्रति इसकी प्रतिक्रिया संदर्भ और व्यक्ति के परिवेश के साथ जुड़ने के तरीके के प्रति बहुत संवेदनशील है।
केवल इन प्रतिक्रियाओं का मानचित्र बनाने के अलावा, टीम ने यह भी परीक्षण किया कि क्या वे केवल वातावरण के आधार पर यह अनुमान लगा सकते हैं कि मस्तिष्क आगे क्या करेगा। चलने वालों के कैमरों से प्राप्त प्रकाश, ध्वनि और गति के निरंतर प्रवाह को कंप्यूटर में फीड करके, उन्होंने एक ऐसा मॉडल बनाया जो पैदल चलने के उस हिस्से के दौरान मस्तिष्क की गतिविधि का अनुमान लगा सका जिसे मॉडल ने पहले कभी नहीं देखा था। मॉडल मस्तिष्क के हेमोडायनामिक संकेतों (हेमोडायनामिक सिग्नल्स) की भविष्यवाणी एक सांख्यिकीय रूप से महत्वपूर्ण स्तर की सटीकता के साथ करने में सक्षम था, जिससे यह सिद्ध हुआ कि वास्तविक दुनिया के निरंतर, अनस्क्रिप्टेड संवेदी इनपुट में तंत्रिका गतिविधि का पूर्वानुमान लगाने के लिए पर्याप्त जानकारी होती है। यह खोज उल्लेखनीय है क्योंकि यह प्रदर्शित करती है कि बिना किसी पूर्व-नियोजित स्क्रिप्ट के भी, दुनिया के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया एक अनुमानित तर्क का पालन करती है जिसे पर्यावरण से ही डिकोड किया जा सकता है।
अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि ये मस्तिष्क मानचित्र एक ही व्यक्ति के भीतर पुनरुत्पादक (रिप्रोड्यूसिबल) हैं। जब उन्हीं व्यक्तियों ने उस मार्ग पर दो बार पैदल यात्रा की, तो प्रकाश और चेहरों के प्रति उनकी मस्तिष्क की प्रतिक्रिया एक यात्रा से दूसरी यात्रा तक सुसंगत रही, भले ही प्रत्येक बार वे विशिष्ट लोगों और घटनाओं का सामना कर रहे थे। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क यह समझने के लिए एक स्थिर आंतरिक प्रतिनिधित्व बनाए रखता है कि वह इन विशेषताओं को कैसे संसाधित करता है, जो बाहरी दुनिया के बदलने पर भी एक विश्वसनीय आधार के रूप में कार्य करता है। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने नोट किया कि ये मानचित्र अलग-अलग लोगों के बीच समान नहीं थे; जबकि व्यक्ति अपने स्वयं के प्रति निरंतरता दिखाते थे, विभिन्न चालकों के बीच विशिष्ट पैटर्न इतने भिन्न थे कि एक एकल "औसत" मानचित्र सभी का सटीक वर्णन नहीं कर सकता था। यह इस बात पर प्रकाश डालता है कि हालांकि मस्तिष्क का संगठन एक व्यक्ति के लिए स्थिर है, लेकिन प्रत्येक व्यक्ति द्वारा दुनिया को अनुभव करने और संसाधित करने का तरीका गहराई से व्यक्तिगत होता है।
अंततः, यह शोध 'वाइल्ड' (वास्तविक दुनिया) में मस्तिष्क का अध्ययन करने के लिए एक नया ढांचा प्रदान करता है। पहनने योग्य ब्रेन इमेजिंग को व्यक्ति द्वारा अनुभव किए जाने वाले सटीक संवेदी संसार के पुनर्निर्माण की क्षमता के साथ जोड़कर, वैज्ञानिक अब प्रयोगशाला के कृत्रिम प्रतिबंधों से आगे बढ़ सकते हैं। यह कार्य दिखाता है कि मस्तिष्क का फीचर-विशिष्ट संगठन केवल नियंत्रित प्रयोगों का उत्पाद नहीं है, बल्कि हमारे दैनिक जीवन को जीने का एक मौलिक गुण है। यह पुष्टि करता है कि प्रकाश और ध्वनि को संसाधित करने की मस्तिष्क की क्षमता लचीली है, जबकि चेहरों जैसे सामाजिक संकेतों को संभालने की इसकी क्षमता संदर्भ-निर्भर और परिवर्तनशील है। सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह सिद्ध करता है कि अब हम वास्तविक दुनिया में होने के दौरान मस्तिष्क की गतिविधि को माप और समझ सकते हैं, जो न्यूरोसाइंस के भविष्य के लिए द्वार खोलता है जहाँ यह मानव अनुभव की जटिलता को वास्तव में पकड़ सकता है।
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