Predictive Grid Cell Coding Does Not Require Explicit Planning
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि भविष्योन्मुखी ग्रिड कोशिकाएं (predictive grid cells), जो वर्तमान के बजाय भविष्य के स्थानों को कूटबद्ध करती हैं, कृंतक (rodent) मेडियल एंटोरिनल कॉर्टेक्स की एक सामान्य विशेषता हैं और पाथ इंटीग्रेशन के दौरान ग्रिड सेल सर्किट के भीतर स्वाभाविक रूप से उभरती हैं, जो यह सुझाव देती हैं कि वे केवल स्पष्ट नियोजन कार्यों के लिए सेवा करने के बजाय जनसंख्या गतिविधि को आकार दे सकती हैं।
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मस्तिष्क की नेविगेशन प्रणाली के भीतर एक छोटा सा क्षेत्र है जिसे मेडियल एंटोरहिनल कॉर्टेक्स कहा जाता है, जहाँ मस्तिष्क दुनिया का एक मानसिक मानचित्र बनाता है। दशकों से, वैज्ञानिक जानते हैं कि इस क्षेत्र में "ग्रिड कोशिकाएं" (grid cells) होती हैं, जो वे न्यूरॉन्स हैं जो एक जानवर के स्थान के माध्यम से चलने पर एक दोहराव वाले, षट्कोणीय पैटर्न में सक्रिय होते हैं, जो प्रभावी रूप से एक आंतरिक समन्वय प्रणाली (coordinate system) के रूप में कार्य करते हैं। हाल ही में, शोधकर्ताओं ने इन कोशिकाओं के एक विशेष उपसमुच्चय की खोज की जो न केवल वहां सक्रिय होती हैं जहां जानवर अभी है, बल्कि वहां भी जहां वह होने वाला है। इस "भविष्यवाणी करने वाली" (predictive) सक्रियता ने सुझाव दिया कि मस्तिष्क लगातार आगे चल रहा हो सकता है, किसी लक्ष्य तक पहुँचने के मार्ग की योजना बनाने में मदद करने के लिए भविष्य के रास्तों का अनुकरण कर रहा है। हालांकि, एक अनसुलझा प्रश्न बना हुआ था: क्या यह भविष्य को देखने की क्षमता योजना बनाने के लिए एक समर्पित उपकरण है, या यह केवल इस बात का उपोत्पाद (byproduct) है कि मस्तिष्क अपना मानचित्र कैसे अपडेट करता है?
शोधकर्ताओं की एक टीम ने दो बहुत अलग तरीकों से मस्तिष्क को देखकर इसका उत्तर देने के लिए हाथ डाला: पहला, चूहों के मस्तिष्क की वास्तविक रिकॉर्डिंग का पुन: परीक्षण करके जो एक कमरे में घूम रहे थे, और दूसरा, कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क (artificial neural networks) को बिना भविष्य की योजना बनाने के निर्देश के, गति को ट्रैक करने के समान कार्य करने के लिए प्रशिक्षित करके। उन्होंने पाया कि ये "भpredictive ग्रिड कोशिकाएं" वास्तविक चूहे के मस्तिष्क में स्वाभाविक रूप से दिखाई देती हैं, तब भी जब जानवर बिना किसी विशिष्ट गंतव्य के केवल घूम रहा होता है। अधिक आश्चर्यजनक रूप से, उन्होंने पाया कि वही प्रकार की भविष्य को देखने वाली कोशिकाएं कृत्रिम नेटवर्क में भी उभरीं, भले ही नेटवर्क को योजना बनाने या भविष्य की भविष्यवाणी करने के लिए कभी नहीं सिखाया गया था। कृत्रिम नेटवर्क को केवल गति के आधार पर अपनी स्थिति को अपडेट करने का कार्य दिया गया था, फिर भी उनमें ऐसी इकाइयाँ स्वतः विकसित हुईं जो समय में आगे देखते हुए सक्रिय हुईं।
शोधकर्ताओं ने परीक्षण किया कि क्या ये कोशिकाएं वास्तव में भविष्य की भविष्यवाणी कर रही थीं या केवल अतीत पर प्रतिक्रिया दे रही थीं। उन्होंने पाया कि इन विशिष्ट कोशिकाओं की सक्रियता इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करती थी कि जानवर किस दिशा में जा रहा था। यदि दो पथ एक ही स्थान पर मिलते थे लेकिन जानवर अलग-अलग दिशाओं में जा रहा होता, तो ये कोशिकाएं अलग तरह से सक्रिय होतीं, जिससे पता चलता कि वे आगे के पथ को ट्रैक कर रही हैं, न कि केवल वर्तमान स्थान को। यह सुझाव देता है कि कोशिकाएं एक प्रक्षेपवक्र (trajectory) को एनकोड कर रही हैं। अध्ययन से यह भी पता चला कि ये भविष्य बताने वाली कोशिकाएं अक्सर नेटवर्क में एक अन्य प्रकार की कोशिका के साथ ओवरलैप होती हैं जो एक पट्टी या बैंड की तरह दिखती है, जो मानचित्र को स्थिर रखने में मदद करती है। इससे लेखकों ने यह प्रस्तावित करने के लिए प्रेरित होकर कि ये भविष्य को देखने वाली कोशिकाएं शायद एक अलग योजना बनाने वाला मॉड्यूल नहीं हैं, बल्कि उस तंत्र का एक मौलिक हिस्सा हैं जो मस्तिष्क के मानचित्र को सटीक और आगे बढ़ने में मदद करता है।
यह देखने के लिए कि क्या यह तंत्र तब भी मौजूद रहता है जब मस्तिष्क सक्रिय रूप से नेविगेट नहीं कर रहा होता है, टीम ने चूहों के सोते समय के डेटा का अवलोकन किया। उन्होंने नींद के दौरान इस भविष्य कहने वाली कोडिंग (predictive coding) के एक धुंधले लेकिन स्पष्ट संकेत को पाया, जिससे पता चलता है कि जानवर आराम कर रहा हो तब भी मस्तिष्क इन भविष्योन्मुखी सिमुलेशन को चलाना जारी रखता है। परिणाम इस विचार को चुनौती देते हैं कि भविष्य बताने वाले संकेतों को उत्पन्न करने के लिए मस्तिष्क को किसी विशिष्ट लक्ष्य या सचेत योजना की आवश्यकता होती है। इसके बजाय, ऐसा प्रतीत होता है कि अगले कदम का अनुमान लगाने की क्षमता उसी सर्किट्री में निर्मित है जो मस्तिष्क को यह जानने में सक्षम बनाती है कि वह अभी कहां है। अध्ययन बताता है कि मस्तिष्क का मानचित्र वर्तमान की एक स्थिर तस्वीर नहीं है, बल्कि एक गतिशील प्रणाली है जो खुद को भविष्य के एक क्षण को प्रोजेक्ट करके लगातार अपडेट करती रहती है—एक ऐसी प्रक्रिया जो तब भी होती है जब जानवर किसी यात्रा की योजना बना रहा हो या केवल सो रहा हो।
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