Age-related differences in cortical functional connectivity during du al-task walking: a cross-sectional fNIRS study
यह क्रॉस-सेक्शनल fNIRS अध्ययन प्रकट करता है कि स्वस्थ वृद्ध वयस्क, युवा वयस्कों की तुलना में ड्यूल-टास्क वॉकिंग के दौरान विशिष्ट कॉर्टिकल कार्यात्मक कनेक्टिविटी पैटर्न प्रदर्शित करते हैं, जो दाएं प्रीफ्रंटल और प्रीमोटर/सप्लीमेंट्री मोटर क्षेत्रों में कम कनेक्टिविटी के साथ-साथ प्रीफ्रंटल-सुप्रामार्जिनल गाइरस कनेक्टिविटी में वृद्धि द्वारा अभिलक्षित है, जो कॉर्टिकल नेटवर्क संगठन में आयु-संबंधी परिवर्तनों को प्रतिबिंबित कर सकता है।
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चलना मानव जाति के सबसे स्वचालित कार्यों में से एक है। हम पैर उठाने, वजन बदलने या एड़ी रखने के बारे में नहीं सोचते; शरीर इसे अपने आप संभाल लेता है जबकि मन कहीं और भटकने के लिए स्वतंत्र होता है। फिर भी, जैसे-जैसे लोग उम्रदराज होते हैं, यह स्वचालित प्रक्रिया अक्सर अधिक सचेत ध्यान की मांग करने लगती है। मस्तिष्क को पैरों को सुरक्षित रूप से चलाने के लिए अधिक मेहनत करनी पड़ती है, खासकर जब मन कुछ और करने की कोशिश कर रहा हो, जैसे कि खरीदारी की सूची याद रखना या बातचीत करना। शरीर को चलाने और एक विचार सोचने के बीच के इस संघर्ष को 'डुअल-टास्किंग' (दोहरे कार्य) के रूप में जाना जाता है, और यहीं पर उम्र बढ़ने के छिपे हुए बदलाव अक्सर दिखाई देने लगते हैं। वैज्ञानिकों को लंबे समय से संदेह था कि उम्रदराज मस्तिष्क इन प्रतिस्पर्धी मांगों को प्रबंधित करने के तरीके को पुनर्गठित करता है, लेकिन यह देखना कठिन था कि व्यक्ति के चलते समय मस्तिष्क के विभिन्न हिस्से वास्तव में एक-दूसरे से कैसे बात करते हैं। इसे समझने के लिए, शोधकर्ताओं को एक ऐसे तरीके की आवश्यकता थी जिससे वे व्यक्ति को एक विशाल मशीन में स्थिर लेटे रहने के लिए कहे बिना, चलते हुए मस्तिष्क की गतिविधियों को देख सकें।
चीन में शोधकर्ताओं की एक टीम ने स्वस्थ वृद्ध वयस्कों की तुलना स्वस्थ युवा वयस्कों से करके इस प्रक्रिया को सीधे देखने का प्रयास किया। उन्होंने एक पोर्टेबल उपकरण का उपयोग किया जो स्कैल्प (खोपड़ी) के माध्यम से सुरक्षित, निकट-अवरक्त (near-infrared) प्रकाश बिखेरकर मस्तिष्क की बाहरी परतों में रक्त प्रवाह को मापता है। यह तकनीक, जिसे फंक्शनल नियर-इन्फ्रारेड स्पेक्ट्रोस्कोपी कहा जाता है, मस्तिष्क की गतिविधि के लिए एक खिड़की की तरह काम करती है जबकि व्यक्ति स्वतंत्र रूप से घूम सकता है। शोधकर्ताओं ने अट्ठावन स्वयंसेवकों को तीन अलग-अलग गतिविधियाँ करने के लिए कहा: अकेले चलना, बैठकर शब्द खेल खेलना, और एक ही समय में चलते हुए शब्द खेल खेलना। शब्द खेल के लिए प्रतिभागियों को विशिष्ट अक्षरों वाले शब्दों को सोचने की आवश्यकता थी, जो एक ऐसा कार्य है जिसमें एकाग्रता और स्मृति की मांग होती है। इन कार्यों के दौरान रक्त प्रवाह के पैटर्न को मापकर, टीम देख सकी कि शरीर को चलाने और मन को सक्रिय रखने के लिए मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्र एक-दूसरे से कैसे जुड़े थे।
इस अध्ययन में तीस वृद्ध वयस्कों को शामिल किया गया, जिनकी औसत आयु साठ-सात वर्ष थी, और अट्ठाइस युवा वयस्कों को, जिनकी औसत आयु चौबीस वर्ष थी। मस्तिष्क स्कैनिंग शुरू होने से पहले, शोधकर्ताओं ने पुष्टि की कि वृद्ध समूह के स्कोर मानक स्मृति और सोचने की गति के परीक्षणों में थोड़े कम थे, जो इस आयु वर्ग के लिए सामान्य है, लेकिन सभी चलने और बोलने में सक्षम रूप से स्वस्थ थे। प्रतिभागियों ने एक कैप पहनी थी जिसमें सेंसर लगे थे जो सिर के अगले और ऊपरी हिस्से को कवर करते थे, जो गति की योजना बनाने और सोचने में शामिल क्षेत्रों के रूप में जाने जाते हैं। शोधकर्ताओं ने फिर रिकॉर्ड किया कि जब स्वयंसेवक एक सीधी राह पर चल रहे थे, शांति से संख्याएँ बोल रहे थे, और अंत में शब्द उत्पन्न करते हुए चल रहे थे, तब मस्तिष्क की गतिविधि कैसी थी। लक्ष्य यह देखना था कि क्या कार्य कठिन होने पर मस्तिष्क के क्षेत्रों के बीच संचार का तरीका बदल जाता है, और क्या वे परिवर्तन वृद्ध समूह के लिए युवा समूह की तुलना में भिन्न दिखते हैं।
परिणामों ने स्पष्ट किया कि दोनों आयु समूहों ने चलते समय सोचने की चुनौती को कैसे संभाला। युवा वयस्कों के लिए, मस्तिष्क के संचार पैटर्न उल्लेखनीय रूप से स्थिर रहे। चाहे वे अकेले चल रहे हों या शब्द पहेली सुलझाते हुए चल रहे हों, उनके मस्तिष्क के विभिन्न हिस्सों के बीच के संबंध महत्वपूर्ण रूप से नहीं बदले। उनका मस्तिष्क आंतरिक नेटवर्क को पुनर्गठित करने की आवश्यकता के बिना अतिरिक्त मानसिक भार को संभालने में सक्षम प्रतीत हुआ। हालाँकि, वृद्ध वयस्कों ने एक बहुत ही अलग तस्वीर पेश की। जब वे सोचते हुए चल रहे थे, तो उनके मस्तिष्क के विशिष्ट क्षेत्रों, विशेष रूप से उन क्षेत्रों में जो गति की योजना और समन्वय के लिए जिम्मेदार हैं, के भीतर के संबंध कमजोर हो गए थे। साथ ही, मस्तिष्क के सोचने वाले हिस्से और कान के पास स्थित उस क्षेत्र के बीच का संबंध, जो भाषा और ध्वनि में मदद करता है, मजबूत हो गया।
वृद्ध मस्तिष्क में यह बदलाव यह सुझाव देता है कि जब कार्य कठिन हो जाता है, तो संचार का नेटवर्क अपना आकार बदल लेता है। गति-योजना वाले क्षेत्रों में कनेक्शन का कमजोर होना यह संकेत दे सकता है कि ये क्षेत्र समन्वय बनाए रखने के लिए संघर्ष कर रहे हैं जब मस्तिष्क शब्द खेल में व्यस्त होता है। इसके विपरीत, सोचने वाले क्षेत्र और भाषा क्षेत्र के बीच मजबूत लिंक यह दर्शाता है कि वृद्ध मस्तिष्क मांग को पूरा करने के लिए नेटवर्क के अन्य हिस्सों से अतिरिक्त सहायता प्राप्त कर रहा है। शोधकर्ताओं ने पाया कि ये परिवर्तन केवल यादृच्छिक नहीं थे; इन कनेक्शनों की मजबूती प्रतिभागियों के स्मृति परीक्षणों और कुर्सी से उठकर चलने की उनकी गति से जुड़ी हुई थी। गति वाले क्षेत्रों में मजबूत कनेक्शन वाले लोगों का संज्ञानात्मक परीक्षणों पर बेहतर स्कोर था, जबकि भाषा क्षेत्र और सोचने के क्षेत्र के बीच मजबूत लिंक वाले लोगों का प्रदर्शन पैटर्न थोड़ा अलग था।
अध्ययन ने यह भी देखा कि प्रतिभागी वास्तव में इन कार्यों को कितनी अच्छी तरह कर पा रहे थे। दोहरे कार्य (dual-task) के दौरान चलते समय, वृद्ध वयस्कीयों ने युवाओं की तुलना में कम सही शब्द उत्पन्न किए, जिससे पुष्टि हुई कि मानसिक भार वास्तव में उनके लिए कठिन था। हालाँकि, शोधकर्ताओं ने उल्लेख किया कि वे यह सटीक रूप से नहीं माप सके कि शब्द खेल के दौरान चलने की गति या स्थिरता में क्या बदलाव आया, इसलिए वे निश्चित रूप से यह नहीं कह सकते कि वृद्ध वयस्कों ने बेहतर सोचने के लिए अपनी चलने की सुरक्षा का त्याग किया, या इसके विपरीत। निष्कर्ष केवल चलते और सोचते समय के विशिष्ट क्षणों के लिए थे; जब वृद्ध वयस्क केवल चल रहे थे या केवल सोच रहे थे, तो उनके मस्तिष्क के कनेक्शन युवा समूह के समान ही थे। इसका तात्पर्य यह है कि उनके मस्तिष्क के संगठन में अनूठे अंतर केवल तभी स्पष्ट होते हैं जब उन्हें एक साथ दोनों कार्य करने के लिए मजबूर किया जाता है।
ये अवलोकन जटिल दैनिक गतिविधियों के दौरान उम्रदराज होते मस्तिष्क के भीतर क्या होता है, इसका एक स्पष्ट दृश्य प्रदान करते हैं। तथ्य यह है कि वृद्ध मस्तिष्क दबाव में पड़ने पर ही कनेक्शन के अलग पैटर्न दिखाता है, यह सुझाव देता है कि मस्तिष्क चुनौती का सामना करने के लिए अनुकूलित होने का प्रयास कर रहा है, शायद काम को पूरा करने के लिए अलग रास्तों का उपयोग कर रहा है। हालाँकि यह अध्ययन यह सिद्ध नहीं करता है कि ये परिवर्तन अच्छे हैं या बुरे, लेकिन यह दिखाता है कि मस्तिष्क का नेटवर्क लचीला और क्षण की मांगों के प्रति उत्तरदायी है। शोधकर्ताओं ने स्वीकार किया कि उनके नमूने का आकार सीमित था और यह अध्ययन एक समय का चित्रण था, इसलिए यह वर्षों में इन पैटर्नों के बदलने के तरीके को नहीं दिखा सकता। उन्होंने यह भी नोट किया कि शब्द खेल को डिजाइन करने के विशिष्ट तरीके ने परिणामों को प्रभावित किया होगा, और उपयोग की गई तकनीक केवल मस्तिष्क की सतह को ही देखती है। इन सीमाओं के बावजूद, यह कार्य उन अदृश्य समायोजनों का एक ठोस दृश्य प्रस्तुत करता है जो मस्तिष्क हमें चलते और सोचते रहने के लिए करता है, जो यह प्रकट करता है कि उम्रदराज मस्तिष्क केवल धीमा नहीं होता, बल्कि दुनिया के प्रति प्रतिक्रिया में खुद को पुनर्गठित (rewire) करता है।
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