Early visual cortex is not functionally necessary for temporal attention: A TMS study

मानव मस्तिष्क दक्षता का एक चमत्कार है, लेकिन यह अभाव की भी एक रचना है। यह अपने ऊर्जा भंडार को जलाए बिना पर्यावरण में हर दृश्य, ध्वनि और संवेदना को एक साथ संसाधित नहीं कर सकता। जीवित रहने के लिए, मस्तिष्क 'अटेंशन' (ध्यान) नामक एक रणनीति अपनाता है, जो एक स्पॉटलाइट की तरह कार्य करती है, जो विशिष्ट जानकारी की स्पष्टता को बढ़ा देती है जबकि बाकी सब कुछ को धुंधला कर देती है। जबकि वैज्ञानिक लंबे समय से यह समझते आए हैं कि हम अपनी दृष्टि के विशिष्ट स्थानों पर कैसे ध्यान केंद्रित करते हैं, यह प्रश्न कि हम समय के विशिष्ट क्षणों पर कैसे ध्यान केंद्रित करते हैं, अधिक रहस्यमय बना रहा है। हम जानते हैं कि हम किसी घटना के लिए एक सटीक सेकंड पर तैयार होने के लिए स्वेच्छा से चुन सकते हैं, लेकिन इस क्षमता के पीछे की जैविक मशीनरी एक रहस्य रही है। पिछले अध्ययनों ने मस्तिष्क स्कैनर का उपयोग करके दिखाया कि जब हम एक विशिष्ट समय पर ध्यान केंद्रित करते हैं, तो प्रारंभिक दृश्य वल्कुट (early visual cortex) में गतिविधि बढ़ जाती है, जो सिर के पिछले हिस्से में स्थित वह भाग है जिसे आँखों से पहली छवियाँ प्राप्त होती हैं। हालाँकि, ये स्कैनर केवल एक सहसंबंध (correlation) दिखाते हैं; वे प्रकट करते हैं कि दो चीजें एक ही समय में होती हैं, लेकिन वे यह सिद्ध नहीं कर सकते कि एक दूसरे का कारण है। यह संभावना बनी हुई थी कि यह प्रारंभिक दृश्य क्षेत्र केवल एक दर्शक मात्र था, जो इसलिए सक्रिय हो रहा था क्योंकि मस्तिष्क के अन्य भाग समय निर्धारण का वास्तविक कार्य कर रहे थे।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, न्यूयॉर्क यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने यह परीक्षण करने के लिए एक प्रयोग डिजाइन किया कि क्या प्रारंभिक दृश्य वल्कुट वास्तव में इस प्रकार के समय-आधारित ध्यान के लिए आवश्यक है। उन्होंने ट्रांसक्रानियल मैग्नेटिक स्टिमुलेशन (transcranial magnetic stimulation) नामक एक तकनीक का उपयोग किया, जिसमें स्कैल्प के विरुद्ध एक चुंबकीय कुंडली रखी जाती है ताकि मस्तिष्क की कोशिकाओं की विद्युत गतिविधि को अस्थायी रूप से बाधित करने के लिए एक संक्षिप्त, हानिरहित पल्स (pulse) दी जा सके। एक दृश्य लक्ष्य के प्रकट होने के ठीक उसी क्षण इस पल्स को लागू करके, टीम यह देख सकती थी कि क्या प्रारंभिक दृश्य वल्कुट को बाधित करने से उस विशिष्ट क्षण पर ध्यान केंद्रित करने की मस्तिष्क की क्षमता टूट जाती है। यदि प्रारंभिक दृश्य वल्कुट 'टेम्पोरल अटेंशन' (समय संबंधी ध्यान) का इंजन होता, तो इसे बाधित करने से लोगों की गति धीमी और सटीकता कम हो जानी चाहिए थी। हालाँकि, यदि मस्तिष्क समय के प्रबंधन के लिए एक अलग, उच्च-स्तरीय प्रणाली पर निर्भर करता, तो प्रारंभिक दृश्य क्षेत्र को बाधित करने का प्रदर्शन पर कोई प्रभाव नहीं पड़ना चाहिए था।

शोधकर्ताओं ने स्वयंसेवकों को एक कार्य करने के लिए कहा जहाँ उन्हें स्क्रीन के निचले दाहिने कोने में एक के बाद एक दिखने वाले दो आकारों, जिन्हें 'गैबोर पैच' (Gabor patches) कहा जाता है, को देखना था। आकार प्रकट होने से पहले, एक ध्वनि ने स्वयंसेवकों को संकेत दिया कि उन्हें किस आकार को पहचानने की आवश्यकता होगी। कभी-कभी संकेत सटीक होता था, जो उन्हें बताता था कि उन्हें वास्तव में किस आकार को देखना है; अन्य समय में, ध्वनि तटस्थ और अनुपयोगी होती थी। स्वयंसेवकों को यह तय करना था कि संकेतित आकार थोड़ा बाईं ओर झुका हुआ है या दाईं ओर। प्रयोग चार अलग-अलग स्थितियों के तहत आयोजित किया गया था: कुछ परीक्षणों में, चुंबकीय पल्स तब दी गई जब पहला आकार दिखाई दिया; अन्य में, यह तब टकराई जब दूसरा आकार दिखाई दिया; कुछ में, यह दोनों बार टकराई; और एक नियंत्रण समूह (control group) में, कोई पल्स नहीं दी गई। महत्वपूर्ण रूप से, स्वयंसेवक यह अनुमान नहीं लगा सकते थे कि पल्स कब होगी, जिससे यह सुनिश्चित हुआ कि उनका मस्तिष्क की स्थिति (brain state) पल्स के बावजूद स्थिर रहे। यह सत्यापित करने के लिए कि चुंबकीय पल्स वास्तव में मस्तिष्क को प्रभावित कर रही है, शोधकर्ताओं ने स्वयंसेवकों की पुतलियों के आकार की भी निगरानी की, जो दृश्य वल्कुट उत्तेजित होने पर स्वाभाविक रूप से फैल जाती हैं।

परिणाम स्पष्ट और आश्चर्यजनक थे। जब स्वयंसेवकों को उस आकार के बारे में एक सहायक संकेत मिला जिसे उन्हें देखना था, तो उन्होंने बेहतर प्रदर्शन किया, झुकाव को अधिक सटीकता से पहचाना और तेजी से प्रतिक्रिया दी। इस सुधार को, जिसे 'टेम्पोरल अटेंशन का लाभ' कहा जाता है, ने सभी स्थितियों में लगातार प्रदर्शित किया। सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि प्रारंभिक दृश्य वल्कुट में दी गई चुंबकीय पल्स ने इस लाभ को कम नहीं किया। चाहे पल्स पहले आकार पर लगी हो, दूसरे आकार पर, दोनों पर, या किसी पर भी नहीं, स्वयंसेवकों की सही समय पर ध्यान केंद्रित करने की क्षमता बरकरार रही। डेटा ने दिखाया कि मस्तिष्क की एक विशिष्ट क्षण को प्राथमिकता देने की क्षमता प्रारंभिक दृश्य वल्कुट पर निर्भर नहीं करती है। शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि उत्तेजना इच्छित रूप से काम कर रही थी क्योंकि पल्स दिए जाने पर स्वयंसेवकों की पुतलियाँ काफी फैल गईं, जो साबित करता कि मस्तिष्क के ऊतकों पर प्रभाव पड़ा था। हालाँकि, यह शारीरिक व्यवधान एक व्यवहारिक विफलता में परिवर्तित नहीं हुआ।

ये निष्कर्ष बताते हैं कि समय के एक विशिष्ट क्षण पर स्वेच्छा से ध्यान केंद्रित करने की मस्तिष्क की क्षमता प्राथमिक दृश्य प्रसंस्करण केंद्रों से स्वतंत्र रूप से कार्य करती है। ध्यान के समय को प्रबंधित करने के लिए प्रारंभिक दृश्य वल्कुट पर निर्भर रहने के बजाय, मस्तिष्क संभवतः उच्च-क्रम के क्षेत्रों, जैसे कि फ्रंटल और सिंगुलेट क्षेत्रों के नेटवर्क का उपयोग करता है, ताकि कार्य-प्रासंगिक जानकारी को चुना और सुरक्षित किया जा सके। यह अध्ययन पहला 'कॉज़ल एविडेंस' (कारण संबंधी साक्ष्य) प्रदान करता है कि जहाँ प्रारंभिक दृश्य वल्कुट देखने के लिए आवश्यक है, वहीं यह हमारे ध्यान के आंतरिक क्लॉक (internal clock) को चलाने वाला इंजन नहीं है। मस्तिष्क अपने अस्थायी ध्यान को बनाए रख सकता है भले ही प्रारंभिक दृश्य प्रसंस्करण क्षेत्र को अस्थायी रूप से शांत कर दिया गया हो, जो यह दर्शाता है कि हम कब ध्यान देते हैं, इसे प्रबंधित करने के लिए एक अधिक जटिल, वितरित प्रणाली मौजूद है।