Attention alters numerosity tuned responses in the human brain
7T fMRI का उपयोग करते हुए, यह अध्ययन प्रदर्शित करता है कि अंतर्जात ध्यान (endogenous attention) लक्ष्य मानों की ओर संख्यात्मक ट्यूनिंग को आकर्षित और तीक्ष्ण बनाकर अमूर्त मात्रा के कॉर्टिकल निरूपणों को गतिशील रूप से पुनर्गठित करता है, एक ऐसी प्रक्रिया जो प्रसंस्करण पदानुक्रम (processing hierarchy) के साथ बढ़ती है और दृश्य-स्थानिक ध्यान (visuospatial attention) को प्रतिबिंबित करती है।
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मानव मस्तिष्क पैटर्न पहचानने में एक उस्ताद है, जो अराजकता को समझने के लिए दुनिया को श्रेणियों में वर्गीकृत करने का काम लगातार करता रहता है। इसके सबसे मौलिक उपकरणों में से एक "संख्यात्मकता" (numerosity) को समझने की क्षमता है, जो कि दृश्य दृश्य में कितनी वस्तुएं मौजूद हैं, इसका सरल बोध है। यह केवल सिक्कों या सेबों को गिनने के लिए आरक्षित एक गणितीय कौशल नहीं है; यह एक बुनियादी संवेदी कार्य है जो हमें भीड़ के आकार या पक्षियों के झुंड की संख्या का तुरंत अंदाजा लगाने की अनुमति देता है। दशकों तक, वैज्ञानिक मानते थे कि यह क्षमता एक कैमरे की तरह काम करती है, जो वस्तुओं के सामने आने पर उनकी संख्या को निष्क्रिय रूप से रिकॉर्ड करती है। हालाँकि, हम जानते हैं कि वास्तविक जीवन में, हमारा मन शायद ही कभी निष्क्रिय होता है। हम समस्याओं को हल करने के लिए लगातार विशिष्ट चीजों पर ध्यान केंद्रित करते हैं, जैसे कि एक व्यस्त कमरे में एक अकेले मित्र को ट्रैक करना या सीढ़ियों के चरणों को गिनना। यह एक सम्मोहक प्रश्न खड़ा करता है: क्या गिनती करने के लिए मस्तिष्क की आंतरिक प्रक्रिया तब बदल जाती है जब हम सक्रिय रूप से किसी विशिष्ट संख्या पर ध्यान देने का निर्णय लेते हैं, या यह केवल उसी संकेत की आवाज़ को तेज़ कर देती है?
उट्रेक्ट यूनिवर्सिटी और नीदरलैंड इंस्टीट्यूट फॉर न्यूरोसाइंस के एक शोधकर्ता ने जीवित मानव मस्तिष्क के भीतर सीधे देखकर इसका उत्तर खोजने का प्रयास किया। वे इस बात में रुचि रखते थे कि क्या संख्याओं का प्रतिनिधित्व करने वाली तंत्रिका आबादी (neural populations) लचीली है, जो हमारे लक्ष्यों के आधार पर खुद को नया आकार दे सकती है, ठीक वैसे ही जैसे हमारी आँखें कमरे में एक विशिष्ट स्थान पर ध्यान केंद्रित करती हैं। ऐसा करने के लिए, उन्होंने एक शक्तिशाली 7 टेस्ला मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग स्कैनर का उपयोग किया, जो इतना संवेदनशील है कि वह मस्तिष्क की कोशिकाओं के छोटे समूहों की गतिविधि का पता लगा सकता है। उन्होंने स्वयंसेवकों को स्क्रीन पर बिंदुओं के समूह दिखाने के लिए कहा। कुछ सत्रों में, स्वयंसेवकों को बिंदुओं की एक विशिष्ट संख्या, जैसे कि दो या छह, को खोजने पर ध्यान केंद्रित करने के लिए कहा गया। अन्य सत्रों में, उन्हें संख्या को पूरी तरह से अनदेखा करने और एक अलग विशेषता, जैसे कि बिंदुओं के रंग पर ध्यान केंद्रित करने के लिए कहा गया। शोधकर्ता ने यह देखने के लिए कि मस्तिष्क की संख्याओं के प्रति आंतरिक "ट्यूनिंग" में क्या परिवर्तन होता है, विभिन्न निर्देशों के प्रति मस्तिष्क की प्रतिक्रिया का मानचित्र तैयार किया।
परिणामों से पता चला कि मस्तिष्क केवल संख्याओं को गिनता नहीं है और फिर उन्हें देखने का निर्णय नहीं लेता है। इसके बजाय, ध्यान देने की क्रिया मस्तिष्क के संख्यात्मक मानचित्र को सक्रिय रूप से फिर से लिख देती है। जब स्वयंसेवकों ने एक विशिष्ट लक्ष्य संख्या पर ध्यान केंद्रित किया, तो मस्तिष्क की कोशिकाएं जो आमतौर पर उस संख्या के प्रति प्रतिक्रिया करती थीं, अधिक सटीक और अधिक सक्रिय हो गईं। लेकिन सबसे आश्चर्यजनक खोज यह थी कि मस्तिष्क की कोशिकाओं ने वास्तव में अपनी प्राथमिकताओं को बदल दिया। यदि किसी व्यक्ति को छह संख्या पर नज़र रखने के लिए कहा गया था, तो मस्तिष्क की कोशिकाएं जो आमतौर पर छोटी संख्याओं को पसंद करती थीं, छह की ओर ध्यान केंद्रित करने के लिए स्थानांतरित होने लगीं। यह ऐसा था जैसे मस्तिष्क का आंतरिक डायल उस विशिष्ट संख्या को लॉक करने के लिए घुमाया जा रहा हो जिसे व्यक्ति देख रहा था। यह बदलाव तब भी हुआ जब लक्ष्य संख्या स्क्रीन पर भौतिक रूप से मौजूद नहीं थी, जिससे यह सिद्ध हुआ कि परिवर्तन व्यक्ति के आंतरिक लक्ष्य द्वारा संचालित था, न कि केवल दृश्य इनपुट द्वारा।
यह रूपांतरण पूरे मस्तिष्क में एक समान नहीं था; यह मस्तिष्क के पिछले हिस्से, जहाँ दृश्य प्रसंस्करण शुरू होता है, से लेकर अगले हिस्से, जहाँ योजना और निर्णय लेना होता है, तक जितना आगे बढ़ता गया, उतना ही मजबूत होता गया। प्रारंभिक दृश्य क्षेत्रों में, परिवर्तन सूक्ष्म थे। लेकिन जैसे-जैसे संकेत पैरिएटल और फ्रंटल क्षेत्रों में पहुँचा, मस्तिष्क का फोकस अविश्वसनीय रूप से तीक्ष्ण हो गया। शोधकर्ता ने पाया कि उच्च क्षेत्रों में मस्तिष्क की कोशिकाएं अपना ध्यान संकुचित कर लेती हैं, जिससे वे लक्ष्य संख्या के लिए अत्यधिक विशिष्ट हो जाती हैं और बाकी सब को अनदेखा कर देती हैं। यह एक पदानुक्रमित प्रणाली का सुझाव देता है जहाँ मस्तिष्क मात्रा का एक व्यापक, स्वचालित अनुमान से शुरू होता है और फिर, आवश्यकतानुसार, उस अनुमान को कार्य के लिए एक सटीक उपकरण में बदलने के लिए 'टॉप-डाउन' नियंत्रण का उपयोग करता है।
यह कैसे काम करता है, इसे समझने के लिए, शोधकर्ता ने एक कम्प्यूटेशनल मॉडल का उपयोग किया जो ध्यान को एक स्पॉटलाइट (स्पॉटलाइट) की तरह मानता है। उन्होंने पाया कि मस्तिष्क केवल लक्ष्य संख्या के संकेत को बढ़ाता नहीं है; बल्कि यह संख्या प्राथमिकताओं के संपूर्ण वितरण को उस लक्ष्य की ओर खींच लेता है। कल्पना कीजिए कि लोगों की एक भीड़ है जिसमें से प्रत्येक ने एक नंबर वाला साइन बोर्ड पकड़ा हुआ है। यदि आप भीड़ को छह संख्या पर ध्यान केंद्रित करने के लिए कहते हैं, तो पाँच, सात या आठ का साइन बोर्ड पकड़े हुए लोग भौतिक रूप से अपने साइन बोर्ड को छह के करीब ला सकते हैं, जबकि एक संख्या वाला व्यक्ति भी अपने साइन बोर्ड को छह के करीब ले आता है। इस "आकर्षण" प्रभाव को हजारों मस्तिष्क कोशिकाओं के माध्यम से मापा गया, जिसने दिखाया कि एक व्यवस्थित बदलाव स्वयंसेवकों के लक्ष्यों के साथ पूरी तरह से मेल खाता था। अध्ययन ने यह भी दिखाया कि यह तंत्र केवल संख्याओं तक सीमित नहीं है। वही सिद्धांत जो हमें अंतरिक्ष में एक विशिष्ट स्थान पर अपनी दृष्टि केंद्रित करने में मदद करते हैं, हमें एक विशिष्ट अमूर्त मात्रा पर ध्यान केंद्रित करने की अनुमति भी देते हैं।
अध्ययन ने आगे यह भी पता लगाया कि मस्तिष्क ने संख्या दो की तुलना में संख्या छह के प्रति अधिक तीव्र प्रतिक्रिया क्यों दी। शोधकर्ता ने नोट किया कि संख्या दो उस सीमा में आती है जिसे मनुष्य बिना गिने तुरंत पहचान सकते हैं, जिसे 'सबिटाइजिंग' (subitizing) कहा जाता है। हालाँकि, संख्या छह के लिए अनुमान और अधिक मानसिक प्रयास की आवश्यकता होती है। क्योंकि मस्तिष्क को बड़ी, कम स्वचालित संख्या को ट्रैक करने के लिए अधिक मेहनत करनी पड़ी, इसलिए ध्यान का यह बदलाव अधिक स्पष्ट था। इसके अतिरिक्त, मानव मस्तिष्क में बड़ी संख्याओं की तुलना में छोटी संख्याओं के लिए ट्यून की गई कोशिकाओं की संख्या स्वाभाविक रूप से अधिक होती है। जब स्वयंसेवकों ने छह पर ध्यान केंद्रित किया, तो लगभग सभी कोशिकाएं उस लक्ष्य तक पहुँचने के लिए एक ही दिशा में खींची गईं, जिससे एक मजबूत, एकीकृत संकेत बना। जब उन्होंने दो पर ध्यान केंद्रित किया, तो कोशिकाएं पहले से ही लक्ष्य के करीब थीं, इसलिए बदलाव कम नाटकीय था।
ये निष्कर्ष इस पुराने दृष्टिकोण को चुनौती देते हैं कि मस्तिष्क की संख्या बोध एक स्थिर, निष्क्रिय प्रणाली है। इसके बजाय, यह एक गतिशील, लचीली वास्तुकला प्रतीत होती है जिसे हमारी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए वास्तविक समय में पुनर्गठित किया जा सकता है। शोध यह प्रदर्शित करता है कि जो ध्यान तंत्र हमें भौतिक दुनिया में नेविगेट करने में मदद करते हैं, वही हमारे अमूर्त चिंतन को भी नियंत्रित करते हैं। यह दिखाते हुए कि मस्तिष्क अपने संख्यात्मक निरूपणों को सक्रिय रूप से नया आकार दे सकता है, यह अध्ययन मानसिक अंकगणित या मूल्यों की तुलना करने जैसे जटिल कार्यों को करने के तरीके में एक नया दृष्टिकोण प्रदान करता है। यह सुझाव देता है कि गणित करने की हमारी क्षमता केवल हमारे सिर में एक कैलकुलेटर होने के बारे में नहीं है, बल्कि एक ऐसे मस्तिष्क के बारे में है जो अपनी ज़रूरतों के अनुसार अपने सेंसरों को लचीले ढंग से ट्यून कर सकता है। यह कार्य बुनियादी संवेदी धारणा और उच्च-स्तरीय संज्ञान के बीच के अंतर को पाटता है, यह दिखाते हुए कि ध्यान केंद्रित करने की मस्तिष्क की क्षमता एक सार्वभौमिक उपकरण है जो विचार के सभी क्षेत्रों में कार्य करती है।
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