Human single-neuron correlates of somatosensation
टेट्राप्लेजिया (quadriplegia) से ग्रस्त मनुष्यों में एकल-न्यूरॉन रिकॉर्डिंग का विश्लेषण करते हुए, यह अध्ययन प्रकट करता है कि जहाँ प्राथमिक सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स (S1) स्पर्श उत्तेजनाओं के भौतिक आयाम को एनकोड करता है, वहीं पश्च पार्श्विका प्रांतस्था (PPC) की गतिविधि सचेत धारणा और आत्मविश्वास के साथ अधिक मजबूती से सह-संबंधित होती है, जो एक पूरक श्रम विभाजन का सुझाव देती है जहाँ PPC भौतिक इनपुट को व्यक्तिपरक जागरूकता में परिवर्तित करता है।
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स्पर्श हमारा सबसे तात्कालिक संवेदी अनुभव है, सूचनाओं का एक निरंतर प्रवाह जो हमें बताता है कि हम एक गर्म कप पकड़े हुए हैं या किसी खुरदरी दीवार से टकरा रहे हैं। फिर भी, जबकि हम सटीक रूप से जानते हैं कि हमारी त्वचा की नसें इन संवेदनाओं के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करती हैं, स्पर्श का एक सचेत अनुभव में बदलना तंत्रिका विज्ञान (न्यूरोसाइंस) के सबसे गहरे रहस्यों में से एक बना हुआ है। वैज्ञानिक लंबे समय से इस बात पर बहस कर रहे हैं कि यह रूपांतरण मस्तिष्क में कहाँ होता है। क्या यह प्राथमिक संवेदी कॉर्टेक्स (प्राइमरी सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स) में होता है, जो त्वचा से संकेतों को प्राप्त करने वाला पहला क्षेत्र है, या यह बाद में, मस्तिष्क के उच्च क्षेत्रों में होता है जो दुनिया की एक पूर्ण तस्वीर बनाने के लिए सूचनाओं को एकीकृत करते हैं? इस अंतर को समझना न केवल मानव मन के मानचित्रण के लिए महत्वपूर्ण है, बल्कि उस तकनीक को विकसित करने के लिए भी है जो एक दिन उन लोगों में स्पर्श की संवेदना को बहाल कर सके जिन्होंने इसे खो दिया है।
इस पहेली को सुलझाने के लिए, शोधकर्ताओं की एक टीम ने एक दुर्लभ और शक्तिशाली अवसर की ओर रुख किया: जीवित मनुष्यों की व्यक्तिगत मस्तिष्क कोशिकाओं के विचारों को सीधे सुनना। उन्होंने तीन स्वयंसेवकों के साथ काम किया जो टेट्राप्लेजिया (tetraplegia) से पीड़ित थे, एक ऐसी स्थिति जो रीढ़ की हड्डी की चोट के कारण शरीर के एक निश्चित स्तर से नीचे गति और संवेदना को रोक देती है। इन प्रतिभागियों के मस्तिष्क में पहले से ही इलेक्ट्रोड के छोटे ग्रिड प्रत्यारोपित किए गए थे, एक ऐसी प्रक्रिया जिसे मूल रूप से उन्हें अपने विचारों से कंप्यूटर कर्सर को नियंत्रित करने में मदद करने के लिए डिज़ाइन किया गया था। शोधकर्ताओं ने इन मौजूदा प्रत्यारोपणों का उपयोग करके प्रतिभागियों द्वारा एक सरल कार्य करने के दौरान हजारों एकल न्यूरॉन्स की विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड किया। वैज्ञानिकों ने प्रतिभागियों के हाथों के उन हिस्सों पर हल्की कंपन (vibrations) दी जिनमें अभी भी कुछ संवेदना शेष थी, जैसे कि कोहनी या उंगलियां। कंपन को एक बहुत ही विशिष्ट तीव्रता पर सेट किया गया था: महसूस होने की दहलीज पर। कभी-कभी प्रतिभागी स्पर्श को महसूस करते थे; अन्य समय में, बिल्कुल उसी भौतिक कंपन के बावजूद, उन्होंने महसूस करने में असमर्थता व्यक्त की।
शोधकर्ताओं ने दो विशिष्ट क्षेत्रों पर अपना ध्यान केंद्रित किया। पहला था प्राथमिक सोमैटोसेंसरी कॉर्टेक्स, वह क्षेत्र जो शरीर से स्पर्श संकेतों के लिए मस्तिष्क का पहला पड़ाव है। दूसरा था पोस्टीरियर पैरिएटल कॉर्टेक्स (posterior parietal cortex), जो पीछे का एक क्षेत्र है जो मस्तिष्क को यह समझने में मदद करता है कि वस्तुएं स्थान में कहाँ हैं और उनके साथ कैसे अंतःक्रिया करनी है। जब स्पर्श महसूस किया गया बनाम जब उसे मिस किया गया, इस दौरान इन दोनों क्षेत्रों के न्यूरॉन्स की गतिविधि की तुलना करके, टीम ने श्रम का एक स्पष्ट विभाजन पाया। प्राथमिक संवेदी कॉर्टेक्स के न्यूरॉन्स सटीक सेंसर की तरह कार्य कर रहे थे। वे कंपन होने पर मजबूती से सक्रिय होते थे, चाहे व्यक्ति उससे अवगत हो या न हो। यहाँ तक कि जब प्रतिभागी ने कुछ भी महसूस न होने की सूचना दी, तब भी ये कोशिकाएं कंपन के भौतिक बल के प्रति प्रतिक्रिया दे रही थीं। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क का यह प्रारंभिक क्षेत्र उत्तेजना की कच्ची शक्ति को मापने में तो उत्कृष्ट है, लेकिन यह वह स्थान नहीं है जहाँ स्पर्श की सचेत अनुभूति पैदा होती है।
इसके विपरीत, पोस्टीरियर पैरिएटल कॉर्टेक्स के न्यूरॉन्स एक अलग कहानी बताते थे। ये कोशिकाएं केवल कंपन की भौतिक शक्ति को ट्रैक नहीं कर रही थीं। इसके बजाय, उनकी गतिविधि प्रतिभागी के व्यक्तिपरक अनुभव (subjective experience) से निकटता से मेल खाती थी। जब व्यक्ति ने स्पर्श महसूस किया, तो ये न्यूरॉन्स एक विशिष्ट पैटर्न में सक्रिय हुए। जब व्यक्ति ने स्पर्श को मिस किया, भले ही भौतिक कंपन समान था, इस क्षेत्र में गतिविधि बहुत कमजोर या अनुपस्थित थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि इस उच्च मस्तिष्क क्षेत्र के संकेत इस बात की भविष्यवाणी करने में भी बेहतर थे कि प्रतिभागियों को अपनी धारणा के बारे में कितना विश्वास था। यदि कोई व्यक्ति सुनिश्चित था कि उसने कंपन महसूस किया है, तो पोस्टीरियर पैरिएटल कॉर्टेक्स के न्यूरॉन्स ने तब अधिक मजबूत और विशिष्ट संकेत दिखाया जब व्यक्ति अनिश्चित था। यह पैटर्न तब भी बना रहा जब प्रतिभागियों से उनकी भावनाओं को रिपोर्ट करने के लिए नहीं कहा गया था, जो यह दर्शाता है कि यह गतिविधि बोलने या हिलने-डुलने की प्रतिक्रिया के बजाय एक वास्तविक सचेत अनुभव का हिस्सा थी।
अध्ययन ने यह भी खुलासा किया कि यह सचेत जागरूकता मस्तिष्क के किसी एक अलग स्थान का कार्य नहीं थी। जब स्पर्श महसूस किया गया, तो शोधकर्ताओं ने पकड़ने और गति से जुड़े मस्तिष्क क्षेत्रों के एक नेटवर्क में फैली गतिविधि की एक समन्वित लहर देखी, जिसमें मोटर कॉर्टेक्स और पैरिएटल लोब के अन्य भाग शामिल थे। हालाँकि, प्रत्येक क्षेत्र की विशिष्ट भूमिका अलग थी। प्राथमिक संवेदी कॉर्टेक्स ने भौतिक दुनिया के बारे में कच्चा डेटा प्रदान किया, जबकि पोस्टीरियर पैरिएटल कॉर्टेक्स और इसके जुड़े नेटवर्क ने उस डेटा को एक सचेत धारणा में बदल दिया। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि यह अंतर प्रतिभागियों की रीढ़ की चोट या कंपनों के विशिष्ट स्थान का परिणाम नहीं था, क्योंकि यह पैटर्न विभिन्न शरीर के अंगों और विभिन्न व्यक्तियों में समान रहा।
ये निष्कर्ष एक स्पष्ट मानचित्र प्रदान करते हैं कि मस्तिष्क स्पर्श की भावना का निर्माण कैसे करता है। वे सुझाव देते हैं कि कंपन की भौतिक संवेदना मस्तिष्क में जल्दी मापी जाती है, लेकिन उस संवेदना की सचेत जागरूकता बाद में, पोस्टीरियर पैरिएटल कॉर्टेक्स में केंद्रित एक व्यापक नेटवर्क की समन्वित गतिविधि के माध्यम से उभरती है। यह अंतर यह समझाने में मदद करता है कि क्यों कुछ लोगों में प्राथमिक संवेदी क्षेत्र की क्षति होने के बावजूद कुछ जागरूकता बनी रह सकती है, या क्यों कुछ मस्तिष्क चोटों के कारण स्पर्श की जागरूकता का नुकसान हो सकता है, भले ही तंत्रिकाएं सुरक्षित हों। ब्रेन-कंप्यूटर इंटरफेस के भविष्य के लिए, यह कार्य एक महत्वपूर्ण मार्गदर्शिका प्रदान करता है: स्पर्श की स्वाभाविक भावना को बहाल करने के लिए, इंजीनियरों को न केवल प्रारंभिक संवेदी क्षेत्रों को उत्तेजित करने की आवश्यकता हो सकती है, बल्कि उन उच्च-क्रम के नेटवर्कों को भी, जो उन संकेतों को अर्थ और जागरूकता प्रदान करते हैं।
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