A Unified World Model in Human Posterior Parietal Cortex
यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि मानव सुपीरियर पैरिएटल लोब्यूल के न्यूरॉन्स सहज भौतिकी (इंट्यूटिव फिजिक्स) को संसाधित करने, टकराव जैसी भविष्य की भौतिक घटनाओं की भविष्यवाणी करने और इच्छित मोटर क्रियाओं को एनकोड करने का कार्य एक साथ करते हुए एक एकीकृत विश्व मॉडल (यूनिफाइड वर्ल्ड मॉडल) बनाते हैं।
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मानव मस्तिष्क भविष्यवाणी करने में एक उस्ताद है। इससे पहले कि आप गिरते हुए गिलास को पकड़ें, आपका मन उसकी दिशा, गति और उसके टूटने के सटीक क्षण की गणना कर चुका होता है। इससे पहले कि आप कप उठाने के लिए हाथ बढ़ाएं, आपने उस वस्तु के वजन और उसे उठाने के लिए आवश्यक पकड़ का अनुकरण (सिमुलेशन) कर लिया होता है। वैज्ञानिकों को लंबे समय से संदेह रहा है कि मस्तिष्क केवल सामने दिख रही दुनिया पर प्रतिक्रिया नहीं देता, बल्कि भौतिक वास्तविकता का एक आंतरिक, गतिशील मॉडल बनाए रखता है। यह "विश्व मॉडल" (वर्ल्ड मॉडल) एक मानसिक सिमुलेशन है जो हमें यह समझने में मदद करता है कि वस्तुएं कैसे परस्पर क्रिया करती हैं, आगे क्या होगा इसका पूर्वानुमान लगाने में, और उस उभरते हुए दृश्य के भीतर अपनी गतिविधियों की योजना बनाने में। जबकि आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस शोधकर्ताओं ने दशकों तक मशीनों में ऐसे मॉडल बनाने की कोशिश की है, मानव मस्तिष्क में इसके जैविक समकक्ष को खोजना एक गहरा रहस्य बना हुआ है। प्रश्न केवल यह नहीं है कि क्या हम भविष्य की भविष्यवाणी कर सकते हैं, बल्कि यह है कि हमारे मन के विशाल नेटवर्क में यह निरंतर, मौन गणना कहाँ होती है।
शोधकर्ताओं की एक टीम ने अब मानव मस्तिष्क के एक विशिष्ट क्षेत्र की पहचान की है जो इस विश्व मॉडल के लिए हार्डवेयर के रूप में कार्य करता प्रतीत होता है। दो व्यक्तियों के मस्तिष्क से सीधे विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड करके, उन्होंने पाया कि मस्तिष्क के ऊपरी पिछले भाग में, जिसे सुपीरियर पैरिएटल लोब्यूल (superior parietal lobule) के रूप में जाना जाता है, न्यूरॉन्स का एक छोटा समूह तीन अलग-अलग लेकिन आपस में जुड़े हुए कार्य एक साथ करता है। ये न्यूरॉन्स केवल जो हो रहा है उस पर प्रतिक्रिया नहीं देते; वे दृश्य की एक भौतिक समझ बनाते हैं, यह अनुमान लगाते हैं कि वह दृश्य कैसे बदलेगा, और उस योजना को थामे रखते हैं जो व्यक्ति आगे करने का इरादा रखता है। निष्कर्ष बताते हैं कि मस्तिष्क भौतिकी के बारे में सोचने, भविष्य का अनुमान लगाने और कार्यों की योजना बनाने के लिए अलग-अलग, पृथक सर्किट का उपयोग नहीं करता है। इसके बजाय, यह एक एकीकृत प्रणाली का उपयोग करता है जहाँ वही कोशिकाएं तीनों के लिए जिम्मेदार हैं।
इस अध्ययन में दो प्रतिभागी शामिल थे जिन्हें स्पाइनल कॉर्ड की चोटों के बाद गति बहाल करने में मदद करने के लिए एक क्लिनिकल ट्रायल के हिस्से के रूप में सूक्ष्म इलेक्ट्रोड एरे लगाए गए थे। ये इलेक्ट्रोड, जिनमें से प्रत्येक अनाज के दाने के आकार का था, सुपीरियर पैरिएटल लोब्यूल में रखे गए थे, जो एक क्षेत्र है जिसे पहले के ब्रेन स्कैन में भौतिक तर्क और गति नियोजन दोनों से जोड़ा गया था। शोधकर्ताओं ने प्रतिभागियों को कई कार्य करने के लिए कहा जबकि इलेक्ट्रोड ने व्यक्तिगत न्यूरॉन्स के फायरिंग पैटर्न को रिकॉर्ड किया। एक कार्य में, प्रतिभागियों ने ब्लॉक से बने अस्थिर दिखने वाले टावरों के वीडियो देखे। उन्हें यह तय करना था कि टावर बाईं ओर गिरेगा या दाईं ओर, या बस नीले बनाम पीले ब्लॉकों की संख्या गिननी थी। दूसरे कार्य में, उन्होंने या तो भौतिक घटनाओं, जैसे कि कील ठोकते हुए हथौड़े, या सामाजिक अंतःक्रियाओं, जैसे लोगों के हंसने के प्राकृतिक वीडियो देखे।
परिणामों ने दिखाया कि इस मस्तिष्क क्षेत्र के न्यूरॉन्स विशेष रूप से तब सक्रिय हुए जब प्रतिभागी भौतिक दुनिया के साथ व्यस्त थे। जब प्रतिभागियों ने ब्लॉक टावरों या भौतिक घटनाओं के वीडियो देखे, तो न्यूरॉन्स सामाजिक वीडियो या सरल रंग-गिनने वाले कार्य की तुलना में बहुत अधिक तीव्रता से सक्रिय हुए। भौतिक तर्क के प्रति यह प्राथमिकता क्षणिक प्रतिक्रिया नहीं थी; ब्लॉक टावरों के प्रति प्रतिक्रिया देने वाले उन्हीं न्यूरॉन्स ने गिरते हुए डोमिनोज़ या घूमते हुए टॉप्स के वीडियो पर भी प्रतिक्रिया दी। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये न्यूरॉन्स केवल दृश्य इनपुट पर प्रतिक्रिया नहीं दे रहे थे बल्कि सक्रिय रूप से दृश्य का एक मॉडल बना रहे थे। वे एक स्थिर टावर और एक अस्थिर टावर के बीच अंतर कर सकते थे, और उन्होंने हाथ मिलाने वाले व्यक्ति की तुलना में कील ठोकते हुए हथौड़े के प्रति अलग तरह से प्रतिक्रिया दी।
महत्वपूर्ण रूप से, अध्ययन ने खुलासा किया कि ये न्यूरॉन्स भविष्य की भविष्यवाणी भी कर रहे थे। एक अलग प्रयोग में, प्रतिभागियों ने एक लक्ष्य की ओर बढ़ती वस्तुओं के वीडियो देखे। कभी-कभी वस्तु लक्ष्य से टकराती थी, और कभी-कभी चूक जाती थी। शोधकर्ताओं ने पाया कि न्यूरॉन्स वास्तविक टकराव होने से सैकड़ों मिलीसेकंड पहले ही अलग तरह से फायर करने लगे थे। यदि वस्तु टकराने वाली थी, तो न्यूरॉन्स एक विशिष्ट पैटर्न में फायर हुए जो लक्ष्य को मिस करने वाले पैटर्न से अलग था। यह वस्तु के किसी भी चीज़ को छूने से पहले ही हो गया था, जिससे पता चलता है कि मस्तिष्क परिणाम का एक सिमुलेशन चला रहा था। उल्लेखनीय रूप से, यह भविष्यवाणात्मक क्षमता विभिन्न परिदृश्यों में सामान्य थी; न्यूरॉन्स टकराने की भविष्यवाणी कर सकते थे चाहे वस्तु जमीन पर लुढ़क रही हो या हवा में उड़ रही हो, जो विशिष्ट वीडियो क्लिपों को याद करने के बजाय भौतिक नियमों की गहरी समझ को दर्शाता है।
पहेली का अंतिम हिस्सा क्रिया से जुड़ाव था। प्रतिभागियों को अपने हाथ से एक या दो क्रियाएं करने की कल्पना करने के लिए कहा गया: या तो मुट्ठी से किसी वस्तु को छूना या उंगलियों से नॉब (हैंडल) खींचना। वही न्यूरॉन्स जो दुनिया की भौतिकी का मॉडल बनाने और टकरावों की भविष्यवाणी करने में व्यस्त थे, उन्होंने यह भी संकेत दिया कि व्यक्ति किस क्रिया को करने का इरादा रखता है। शोधकर्ताओं ने पाया कि उल्लेखनीय संख्या में व्यक्तिगत न्यूरॉन्स एक साथ तीनों काम कर रहे थे: वे भौतिक तर्क कार्यों को पसंद करते थे, होने से पहले चलती वस्तुओं के परिणाम की भविष्यवाणी करते थे, और व्यक्ति की इच्छित हाथ की गति का संकेत देते थे। यह अभिसरण (convergence) बताता है कि मस्तिष्क इन कार्यों को अलग-अलग कक्षों में नहीं रखता है। इसके बजाय, न्यूरॉन्स की एक ही आबादी भौतिक दुनिया की समझ, उसके भविष्य की स्थिति की भविष्यवाणी और हमारी अपनी क्रियाओं की योजना को एक एकल, सुसंगत प्रक्रिया में एकीकृत करती है।
शोधकर्ता अन्य स्पष्टीकरणों को खारिज करने में सावधानी बरत रहे थे। न्यूरॉन्स केवल इसलिए प्रतिक्रिया नहीं दे रहे थे क्योंकि कार्य कठिन थे या प्रतिभागी अधिक ध्यान दे रहे थे; नियंत्रण कार्यों (control tasks) को समान रूप से कठिन और आकर्षक बनाया गया था, फिर भी न्यूरॉन्स शांत रहे। वे वीडियो में मानव शरीर या इरादतन गतिविधियों की उपस्थिति के कारण केवल प्रतिक्रिया नहीं दे रहे थे, क्योंकि न्यूरॉन्स ने बिना किसी मनुष्य के भौतिक घटनाओं पर भी दृढ़ता से प्रतिक्रिया दी। निष्कर्ष कई सत्रों में सुसंगत थे और समूह के औसत के बजाय व्यक्तिगत न्यूरॉन्स की गतिविधि को देखने पर भी सत्य साबित हुए। हालांकि यह अध्ययन दो प्रतिभागियों और मस्तिष्क के एक छोटे से क्षेत्र तक सीमित था, साक्ष्य मानव सुपीरियर पैरिएटल लोब्यूल में एक एकीकृत प्रणाली की ओर इशारा करते हैं जो भौतिक दुनिया के वास्तविक समय के सिम्युलेटर के रूप में कार्य करता है, जिससे हम अपने परिवेश में उल्लेखनीय गति और सटीकता के साथ नेविगेट, भविष्यवाणी और कार्य कर पाते हैं।
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