Representational continuity through cognitive reconfiguration of magnitude networks in the human brain
यह fMRI अध्ययन यह प्रदर्शित करके एक सामान्य परिमाण प्रणाली (common magnitude system) पर बहस को सुलझाता है कि जबकि लक्ष्य एन्कोडिंग (target encoding) के दौरान दाहिने फ्रंटोटेम्पोरोपैरिएटल कॉर्टेक्स में स्थानिक, कालिक और संख्यात्मक निरूपण आंशिक रूप से ओवरलैप होते हैं, उनकी कार्यात्मक समन्वय और तंत्रिका संबंधी विशिष्टता संज्ञानात्मक चरणों, विशेष रूप से पुनरुत्पादन (reproduction) और मेटाकॉग्निटिव मूल्यांकन के दौरान गतिशील रूप से पुनर्गठित होती है।
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हर दिन, हमारे मस्तिष्क दुनिया में राह खोजने के लिए एक शांत, निरंतर गणना करते हैं। हम यह आंकते हैं कि एक कार कितनी दूर है, एक लाल बत्ती कितनी देर तक चालू रहेगी, और कॉफी शॉप में कितनी लोग लाइन में प्रतीक्षा कर रहे हैं। इन निर्णयों में स्थान, समय और संख्या शामिल होती है। दशकों से, वैज्ञानिक इस बात पर बहस कर रहे हैं कि क्या हमारा मस्तिष्क इन तीन बहुत अलग प्रकार की सूचनाओं को एक ही साझा प्रणाली का उपयोग करके संभालता है या यदि यह प्रत्येक के लिए अलग, विशिष्ट उपकरणों का उपयोग करता है। कुछ सिद्धांत सुझाव देते हैं कि चूंकि हमें अक्सर निर्णय लेने के लिए इन अनुमानों को संयोजित करने की आवश्यकता होती है—जैसे कि उस सबसे छोटी लाइन को चुनना जो सबसे तेज़ चलती हो—इसलिए मस्तिष्क में एक सामान्य "परिमाण" (मैग्निट्यूड) केंद्र होना चाहिए जो सभी मात्राओं के साथ समान व्यवहार करता है। अन्य तर्क देते हैं कि मस्तिष्क इन कौशलों को अलग रखता है, शायद इसलिए क्योंकि रस्सी की लंबाई को मापने का निर्णय लेना सेबों को गिनने या एक गीत की लय को मापने से मौलिक रूप से भिन्न है।
इस प्रश्न का उत्तर देना कठिन बना हुआ है क्योंकि अधिकांश अध्ययन एक समय में केवल एक ही कौशल पर ध्यान केंद्रित करते हैं, या वे विचार प्रक्रिया के एक एकल क्षण पर ध्यान केंद्रित करते हैं। हालाँकि, वास्तविक जीवन के निर्णय एकल क्षण नहीं होते; वे एक क्रम होते हैं। पहले, हमें एक मात्रा को नोटिस और याद करना होता है। फिर, हम उस स्मृति का उपयोग किसी क्रिया को निर्देशित करने के लिए करते हैं, जैसे कि एक बटन दबाना या कर्सर को हिलाना। अंत में, हम पीछे मुड़कर देखते हैं और तय करते हैं कि क्या हमने इसे सही ढंग से किया। तुर्की और कनाडा के शोधकर्ताओं के एक नए अध्ययन से पता चलता है कि "एक प्रणाली या कई" की बहस का उत्तर पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि हम इस क्रम के किस चरण को देख रहे हैं। चालीस-पांच वयस्कों के मस्तिष्क को स्कैन करते हुए, जिन्होंने रेखाओं, अवधियों और बिंदुओं की गिनती से जुड़े कार्यों को पूरा किया, टीम ने पाया कि मस्तिष्क की संरचना स्थिर नहीं है। इसके बजाय, यह इस बात पर निर्भर करता है कि कार्य की उस सटीक क्षण में क्या आवश्यकता है, यह अपनी रणनीति बदल लेता है।
शोधकर्ताओं ने प्रतिभागियों से कार्यात्मक चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (fMRI) स्कैनर के अंदर लेटे हुए तीन अलग-अलग प्रकार के कार्य करने के लिए कहा। एक कार्य में, उन्हें एक काली रेखा की लंबाई याद रखनी थी और फिर एक सफेद रेखा को बढ़ाने के लिए बटन दबाकर उसे उसी लंबाई में दोहराना था। दूसरे कार्य में, उन्हें यह याद रखना था कि एक वर्ग स्क्रीन पर कितनी देर तक रहा और फिर उसी अवधि के लिए बटन दबाकर रखना था। तीसरे कार्य में, उन्हें बिंदुओं के एक समूह की संख्या याद रखनी थी और फिर उस संख्या से मेल खाने के लिए बिंदुओं के समूह को बढ़ाना था। यह सुनिश्चित करने के लिए कि मस्तिष्क केवल आकृतियों या रंगों के बजाय "मात्रा" की विशिष्ट अवधारणा पर काम कर रहा है, टीम ने एक नियंत्रण कार्य भी शामिल किया जहाँ प्रतिभागियों को पीले रंग के एक विशिष्ट शेड से मिलान करना था। प्रत्येक प्रयास के बाद, प्रतिभागियों को यह निर्णय लेना था कि वे कितने सटीक थे, यानी उन्होंने बहुत अधिक या बहुत कम किया था या नहीं। इस डिज़ाइन ने वैज्ञानिकों को तीन अलग-अलग चरणों की मस्तिष्क गतिविधि को अलग करने की अनुमति दी: वह क्षण जब जानकारी पहली बार स्मृति में दर्ज (एनकोड) की गई, वह क्षण जब शरीर उस स्मृति पर कार्य करता है, और वह क्षण जब व्यक्ति अपने स्वयं के प्रदर्शन का मूल्यांकन करता है।
जब शोधकर्ताओं ने पहले चरण, यानी एनकोडिंग के क्षण के दौरान मस्तिष्क के स्कैन देखे, तो उन्हें एक साझा प्रणाली का स्पष्ट संकेत मिला। जैसे ही प्रतिभागियों ने लंबाई, समय या संख्या की एक मानसिक तस्वीर बनाई, मस्तिष्क के दाहिने हिस्से के विशिष्ट नेटवर्क के क्षेत्र तीनों कार्यों के लिए सक्रिय हो गए। मस्तिष्क के सामने और पार्श्व भाग के पास स्थित यह क्षेत्र, एक मजबूत ओवरलैप दिखाया, जो यह सुझाव देता है कि जब मस्तिष्क केवल एक मात्रा को इकट्ठा और याद रखने का काम करता है, तो वह एक सामान्य टूलकिट का उपयोग करता है। हालाँकि, इस साझा गतिविधि का मतलब यह नहीं था कि मस्तिष्क इन तीनों कार्यों के साथ समान व्यवहार कर रहा था। इस साझा क्षेत्र में भी, गतिविधि के विशिष्ट पैटर्न इतने अलग थे कि एक कंप्यूटर यह बता सकता था कि व्यक्ति समय, स्थान या संख्या के बारे में सोच रहा है। मस्तिष्क एक सामान्य पड़ोस का उपयोग कर रहा था, लेकिन उसके अंदर के घर अलग तरह से व्यवस्थित थे।
कहानी नाटकीय रूप से बदल गई जब प्रतिभागी दूसरे चरण: पुनरुत्पादन (रेप्रोडक्शन) पर पहुँचे। जैसे ही उन्होंने कार्य करना शुरू किया, साझा गतिविधि गायब हो गई। मस्तिष्क के वे क्षेत्र जो एनकोडिंग चरण के दौरान एक साथ काम कर रहे थे, अब अलग हो गए। रेखा को खींचते समय सक्रिय रहने वाले क्षेत्र, बटन दबाने के समय या बिंदुओं को गिनने के दौरान सक्रिय रहने वाले क्षेत्रों से भिन्न थे। मस्तिष्क एक सामान्य-उद्देश्य वाले स्टोरेज मोड से एक विशिष्ट निष्पादन (एग्जीक्यूशन) मोड में बदल गया, जहाँ कार्य की विशिष्ट मांगें यह तय करती थीं कि किन तंत्रिका सर्किटों (न्यूरल सर्किट्स) का उपयोग किया जाएगा। पूरे समूह में "परिमाण" के लिए कोई एक एकल, एकीकृत संकेत नहीं बचा था। इसके बजाय, मस्तिष्क स्मृति को एक भौतिक क्रिया में बदलने के लिए अलग-अलग पथों का उपयोग करता हुआ प्रतीत हुआ।
अंतिम चरण, जहाँ प्रतिभागियों ने अपने स्वयं के प्रदर्शन का मूल्यांकन किया, एक तीसरा पैटर्न प्रकट करता है। यहाँ, मस्तिष्क ने साझा और विशिष्ट गतिविधि का मिश्रण दिखाया, लेकिन समय के संबंध में एक आश्चर्यजनक मोड़ के साथ। जब लोगों ने स्थान या संख्या के आकलन में अपनी गलतियों का मूल्यांकन किया, तो निगरानी और निर्णय लेने से जुड़े क्षेत्रों का एक विस्तृत नेटवर्क एक साथ काम कर रहा था। हालाँकि, जब उन्होंने अपने समय संबंधी त्रुटियों का मूल्यांकन किया, तो यह नेटवर्क कम सक्रिय था। मस्तिष्क के वे क्षेत्र जिन्होंने लोगों को यह समझने में मदद की कि वे रेखा या संख्या के साथ बहुत तेज़ या बहुत धीमे थे, समय के मामले में शांत थे। यह प्रतिभागियों के व्यवहार से मेल खाता था: वे स्थान या संख्या के साथ गलती होने पर यह जानने में बहुत बेहतर थे कि उन्होंने गलती की है, बजाय समय के। ऐसा लगता है कि हालांकि मस्तिष्क समय को ट्रैक कर सकता है, लेकिन उस समय की त्रुटि को स्पष्ट रूप से देखना उसके लिए कठिन है।
अध्ययन ने यह भी देखा कि मस्तिष्क के विभिन्न हिस्से इन चरणों के दौरान एक-दूसरे से कैसे संवाद करते हैं। उन्होंने पाया कि मस्तिष्क का आंतरिक वायरिंग स्थिर नहीं था। एनकोडिंग चरण के दौरान, मस्तिष्क के गहरे हिस्से में स्थित 'इंसुला' (insula) नामक एक छोटा क्षेत्र एक निर्देशक की तरह कार्य करता था, जो स्मृति बनाने में मदद करने के लिए अन्य क्षेत्रों को संकेत भेजता था। लेकिन जैसे ही कार्य मूल्यांकन चरण की ओर बढ़ा, यह नियंत्रण बदल गया। इंसुला ने एकतरफा निर्देशक के रूप में कार्य करना बंद कर दिया और इसके बजाय नेटवर्क के बाकी हिस्सों के साथ स्वतंत्र रूप से संकेतों का आदान-प्रदान करना शुरू कर दिया। यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क के पास केवल संख्याओं, समय और स्थान के रहने का एक निश्चित नक्शा नहीं है। इसके बजाय, इसके पास एक लचीली वास्तुकला है जो इस आधार पर अपने कनेक्शनों को पुनर्गठित करती है कि वह किसी मूल्य को सीख रहा है, उस पर कार्य कर रहा है, या परिणाम की जाँच कर रहा है।
ये निष्कर्ष एक लंबे समय से चल रहे विवाद का समाधान प्रस्तुत करते हैं, यह दिखाते हुए कि मस्तिष्क न तो एक एकल, एकीकृत परिमाण मशीन है और न ही पूरी तरह से अलग उपकरणों का संग्रह। यह कुछ अधिक गतिशील है। मस्तिष्क जानकारी को इकट्ठा करने और रखने के लिए एक साझा प्रणाली का उपयोग करता है, लेकिन जब उसे कार्य करने की आवश्यकता होती है, तो वह उस प्रणाली को अलग कर देता है, और जब उसे चिंतन करने की आवश्यकता होती है, तो वह फिर से पुनर्गठित होता है। स्थान, समय और संख्या के बीच तंत्रिका संसाधनों का साझा होना पूरी तरह से इस बात पर निर्भर करता है कि मस्तिष्क उस क्षण उनके साथ क्या कर रहा है। इसका अर्थ यह है कि हमारे पास सभी मात्राओं के लिए एक ही प्रणाली है या नहीं, इसका उत्तर एक सरल 'हाँ' या 'नहीं' नहीं है; यह "हाँ, लेकिन केवल तभी जब हम याद कर रहे हों," और "नहीं, जब हम कार्य कर रहे हों" है। मस्तिष्क की अपनी संरचना को क्षण की मांगों के अनुसार ढालने की क्षमता ही हमें जटिल, परिवर्तनशील मात्राओं वाली दुनिया में राह खोजने में सक्षम बनाती है।
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