The Impact of Topological Changes on Visual Working Memory in Schizophrenia: Evidence from Behavioral and EEG Measures

मानव मस्तिष्क संगठन का एक उस्ताद है। जब हम दुनिया को देखते हैं, तो हमारा मस्तिष्क केवल रंगों और रेखाओं के एक अराजक ढेर को रिकॉर्ड नहीं करता; यह तुरंत इन विवरणों को सुसंगत वस्तुओं में समूहित कर देता है। इन विवरणों को एक कप के रूप में एक एकल वस्तु के रूप में देखने की यह क्षमता—न कि केवल वक्रों और एक हैंडल के संग्रह के रूप में—टोपोलॉजी नामक एक विशिष्ट प्रकार की संरचनात्मक जानकारी पर निर्भर करती है। सरल शब्दों में, टोपोलॉजी किसी वस्तु के उस मौलिक आकार को संदर्भित करती है जो सत्य रहता है भले ही उसकी सतह के विवरण बदल जाएं। उदाहरण के लिए, एक हैंडल वाले कॉफी मग में एक छेद होता है, जबकि एक ठोस गेंद में नहीं होता। छेद की उपस्थिति या अनुपस्थिति में यह अंतर एक वस्तु की पहचान का एक गहरा, स्थिर गुण है जिसे हमारा मस्तिष्क प्राथमिकता देता प्रतीत होता है, और अक्सर रंग या आकार की सटीक रूपरेखा में बदलाव की तुलना में इसे अधिक तेज़ी से और अधिक विश्वसनीयता से नोटिस करता है। यह प्राथमिकता हमारे विजुअल वर्किंग मेमोरी (दृश्य कार्यशील स्मृति) तक विस्तृत है, जो वह मानसिक कार्यक्षेत्र है जहाँ हम कार्यों के लिए उपयोग करने हेतु छवियों को अपने मन में थोड़े समय के लिए रखते हैं।

हालाँकि, यह मानसिक फाइलिंग सिस्टम खराब भी हो सकता है। सिज़ोफ्रेनिया में, जो एक गंभीर मानसिक स्वास्थ्य स्थिति है, लोग वर्किंग मेमोरी के साथ संघर्ष करते हैं, उन्हें दृश्य जानकारी को थामे रखने या विभिन्न विशेषताओं को एक एकल, स्पष्ट चित्र में एकीकृत करने में कठिनाई होती है। जबकि यह ज्ञात है कि इन रोगियों को स्मृति (याददाश्त) के साथ समस्या होती है, वैज्ञानिक लंबे समय से यह सोच रहे थे कि क्या समस्या विशेष रूप से इस बात में है कि उनका मस्तिष्क इन गहरे संरचनात्मक आकारों को कैसे संभालता है। क्या सिज़ोफ्रेनिया वाले व्यक्ति का मस्तिष्क अभी भी किसी वस्तु के मौलिक आकार को याद रखने के लिए सबसे महत्वपूर्ण चीज़ के रूप में मानता है, या क्या यह विशेष प्राथमिकता खो जाती है? इसे समझना यह प्रकट कर सकता है कि क्या मूल मुद्दा दुनिया को स्पष्ट रूप से देखने में विफलता है या देखी गई चीज़ों को एक उपयोगी स्मृति में व्यवस्थित करने में विफलता है।

अनहुई मेडिकल यूनिवर्सिटी और चीन के कई अस्पतालों के शोधकर्ताओं की एक टीम ने यह देखने के लिए कि लोग आकारों को कैसे याद रखते हैं, इस प्रश्न का उत्तर देने का प्रयास किया। उन्होंने दो समूहों के वयस्कों को भर्ती किया: नैदानिक रूप से स्थिर सिज़ोफ्रेनिया वाले इकतीस रोगी और बत्तीस स्वस्थ व्यक्ति। सभी प्रतिभागी 18 से 45 वर्ष की आयु के बीच थे, उनकी दृष्टि सामान्य थी, और उन्होंने कम से कम नौ वर्ष की स्कूली शिक्षा पूरी की थी। सभी रोगी अपनी स्थिति के लिए नियमित दवा ले रहे थे और वे तीव्र मनोविकृति (एक्यूट साइकोसिस) के दौर में नहीं थे। मुख्य प्रयोग से पहले, शोधकर्ताओं ने रोगियों के लक्षणों और सभी शामिल लोगों की सामान्य संज्ञानात्मक क्षमताओं का आकलन किया ताकि एक निष्पक्ष तुलना सुनिश्चित की जा सके।

प्रयोग एक शांत कमरे में हुआ जहाँ प्रतिभागी एक कंप्यूटर स्क्रीन से लगभग दो मीटर की दूरी पर बैठे थे। उन्हें ज्यामितीय आकारों की एक श्रृंखला दिखाई गई, जिनमें से कुछ में छेद थे और कुछ में नहीं, और वे विभिन्न रंगों के थे। प्रत्येक परीक्षण (ट्रायल) में, प्रतिभागी को इन चार आकारों और उनके स्थानों को याद रखना था। एक संक्षिप्त विराम के बाद, स्क्रीन पर एक नया आकार दिखाई दिया, और प्रतिभागिता को यह तय करना था कि क्या उसकी रूपरेखा (आउटलाइन) उसी स्थान पर पहले देखे गए आकार से मेल खाती है। शोधकर्ताओं ने परिवर्तनों को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया। कभी-कभार रूपरेखा बदल जाती थी, कभी रंग बदल जाता था, और कभी-कभी मौलिक संरचना बदल जाती थी—विशेष रूप से, कि क्या आकार में छेद था या नहीं। महत्वपूर्ण रूप से, शोधकर्ताओं ने इन विशेषताओं में हेरफेर किया ताकि छेद की स्थिति या तो रूपरेखा के परिवर्तन से मेल खाती हो या उसके विपरीत हो। यह सेटअप उन्हें यह देखने की अनुमति देता था कि क्या मस्तिष्क स्मृति कार्य में मदद करने या बाधा डालने के लिए "छेद" की जानकारी का स्वचालित रूप से उपयोग कर रहा है, भले ही कार्य केवल रूपरेखा के बारे में था।

परिणामों ने दिखाया कि स्वस्थ लोगों के लिए, मस्तिष्क वास्तव में उस संरचनात्मक जानकारी का उपयोग कर रहा था। जब आकार की छेद वाली स्थिति रूपरेखा के परिवर्तन से मेल खाती थी, तो स्वस्थ प्रतिभागी अपने कार्य में अधिक सटीक और तेज़ थे। ऐसा लग रहा था जैसे उनका मस्तिष्क वस्तु की गहरी संरचनात्मक पहचान को एक विश्वसनीय आधार (एंकर) के रूप में उपयोग कर रहा था। हालाँकि, सिज़ोफ्रेनिया के रोगियों ने एक अलग पैटर्न दिखाया। हालांकि वे संरचनात्मक परिवर्तनों के प्रति पूरी तरह से अंधे नहीं थे, लेकिन इस जानकारी का उपयोग अपनी स्मृति में सुधार करने के लिए करने की उनकी क्षमता काफी कमजोर थी। वे समग्र रूप से स्वस्थ समूह की तुलना में कम सटीक थे, और संरचनात्मक निरंतरता द्वारा प्रदान किए गए सहायक उछाल (बूस्ट) का लाभ उनके लिए बहुत कम था। यह सुझाव देता है कि हालांकि रोगी आकारों को देख सकते थे, लेकिन उनका मस्तिष्क निर्णय लेने के लिए मार्गदर्शन करने हेतु उस गहरी संरचनात्मक जानकारी को अपनी वर्किंग मेमोरी में एकीकृत करने में कम कुशल था।

इस क्षणों के दौरान मस्तिष्क के भीतर क्या हो रहा है, इसे समझने के लिए, शोधकर्ताओं ने प्रतिभागियों के सिर पर इलेक्ट्रोड लगाए ताकि विद्युत गतिविधि को रिकॉर्ड किया जा सके। उन्होंने उन विशिष्ट मस्तिष्क तरंगों पर ध्यान केंद्रित किया जो सूचना को बनाए रखने और निर्णय लेने में शामिल मानी जाती हैं। उन्होंने मस्तिष्क की गतिविधि के फ्रंटल क्षेत्र (जो निर्णय लेने को संभालता है) और ऑसिपिटल क्षेत्र (जो सिर के पीछे होता है और दृष्टि को संसाधित करता है) पर ध्यान केंद्रित किया। उन्होंने पाया कि स्वस्थ लोगों में, बीटा फ्रीक्वेंसी रेंज में मस्तिष्क के विद्युत संकेत एक विशिष्ट तरीके से बदलते हैं जब वस्तु की संरचना बदलती है। यह परिवर्तन इस विचार को दर्शाता है कि मस्तिष्क वस्तु की अपनी आंतरिक छवि को अपडेट कर रहा है। सिज़ोफ्रेनिया के रोगियों में, यह अपडेटिंग सिग्नल परिवर्तित था। उनके मस्तिष्क में संरचना बदलने पर समान लचीली प्रतिक्रिया नहीं दिखी, जिससे पता चलता है कि वे वास्तविक समय में वस्तु की मानसिक छवि को अपडेट करने के लिए संघर्ष कर रहे थे।

इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने यह भी जांचा कि मस्तिष्क के विभिन्न हिस्से आपस में कैसे संवाद करते हैं। स्वस्थ प्रतिभागियों में, जब आकार की संरचना बदली, तो मस्तिष्क के पिछले हिस्से के विजुअल एरिया और सामने के हिस्से के डिसीजन-मेकिंग एरिया के बीच का संबंध एक विशिष्ट लय में मजबूत हुआ। यह मजबूत संबंध संभवतः मस्तिष्क को विजुअल इनपुट को मेमोरी टास्क के साथ समन्वय करने में मदद करता है। हालाँकि, सिज़ोफ्रेनिया के रोगियों में कार्य की मांगों के आधार पर इस संबंध को मजबूत करने की ऐसी क्षमता नहीं दिखी। उनका मस्तिष्क विजुअल प्रोसेसिंग सेंटर को मेमोरी सेंटर के साथ लचीले ढंग से जोड़ने में कम सक्षम प्रतीत हुआ जब संरचनात्मक जानकारी प्रासंगिक थी।

ये निष्कर्ष सिज़ोफ्रेनिया में एक विशिष्ट प्रकार की कठिनाई की तस्वीर पेश करते हैं। वे केवल चीजें भूल नहीं रहे हैं; उन्हें वस्तु के सबसे मौलिक, स्थिर गुणों का उपयोग करके याद रखने में कठिनाई हो रही है। उनका मस्तिष्क किसी वस्तु की गहरी संरचनात्मक पहचान को उसी तरह प्राथमिकता नहीं देता जैसा कि स्वस्थ मस्तिष्क देते हैं, और वे तंत्रिका नेटवर्क (न्यूरल नेटवर्क) जो आमतौर पर इस प्रक्रिया का समन्वय करते हैं, कम प्रतिक्रियाशील हैं। अध्ययन बताता है कि सिज़ोफ्रेनिया में स्मृति संबंधी समस्याएं केवल भंडारण स्थान की कमी के बजाय, इस बात से उत्पन्न हो सकती हैं कि मस्तिष्क दृश्य जानकारी को कैसे व्यवस्थित और अपडेट करता है। शोधकर्ताओं ने नोट किया कि उनका नमूना आकार अपेक्षाकृत छोटा था और दवाओं के प्रभावों को पूरी तरह से खारिज नहीं किया जा सकता था, फिर भी परिणाम इस ओर इशारा करते हैं कि स्मृति विकारों का अध्ययन करते समय मस्तिष्क के संरचना निर्माण पर ध्यान देना आवश्यक है। यह कार्य इंगित करता है कि इन स्थितियों को बेहतर ढंग से समझने का मार्ग दुनिया की सतह के विवरणों को देखने में नहीं, बल्कि उसके ढांचे (स्ट्रक्चर) को समझने में निहित है।