वर्षों से, वैज्ञानिकों का मानना था कि केवल मनुष्य और मुट्ठी भर कशेरुकी प्राणी ही छोटी और लंबी अवधि के बीच अंतर बता सकते हैं, यह कौशल मोर्स कोड के बिंदुओं और डैश को पढ़ने जितना ही मौलिक है। लेकिन लंदन की क्वीन मैरी यूनिवर्सिटी के शोधकर्ताओं ने उस धारणा को उल्टा कर दिया है, और यह साबित कर दिया है कि भैंस जैसी पूंछ वाले भौंरे कुछ ऐसा कर सकते हैं जो पहले कीड़ों के लिए असंभव माना जाता था: विभिन्न लंबाई की प्रकाश चमक के बीच अंतर करना और भोजन खोजने के लिए उस जानकारी का उपयोग करना। इन छोटे जीवों ने, जिनका दिमाग खसखस से भी बड़ा नहीं था, मीठे व्यंजन के बदले में त्वरित चमक और लंबी दालों के बीच अंतर पहचानना सीख लिया। यह खोज उन सभी चीज़ों को चुनौती देती है जिनके बारे में हमने सोचा था कि हम कीड़ों की बुद्धिमत्ता के बारे में जानते हैं और सुझाव देते हैं कि जटिल समय प्रसंस्करण प्रकृति में किसी भी पहले की कल्पना से कहीं अधिक सामान्य हो सकता है। यह एक अनुस्मारक है कि जब हम गहराई में उतरते हैं तो प्रकृति अक्सर हमें आश्चर्यचकित कर देती है।
छोटे मस्तिष्क का बड़ा रहस्य: भौंरे समय और भेदभाव कैसे सीखते हैं
प्राकृतिक दुनिया में समय ही सब कुछ है। जब एक हमिंगबर्ड किसी फूल पर जाता है, तो उसे यह जानने की जरूरत होती है कि अमृत कब वापस आ सकता है। जब एक झींगुर किसी संभावित साथी को बुलाता है, तो उसकी चहचहाहट की लंबाई का अर्थ होता है। जब कोई जानवर किसी शिकारी से भागता है, तो एक सेकंड के अंश का मतलब जीवन और मृत्यु के बीच का अंतर हो सकता है। फिर भी कीड़े वास्तव में समय के इन छोटे अंतरालों को कैसे संसाधित करते हैं, यह जीवविज्ञान के महान रहस्यों में से एक बना हुआ है। अधिकांश शोधकर्ताओं ने मान लिया कि उनके दिमाग इतनी सटीकता के लिए तैयार नहीं किए गए थे। खोजी दलक्वीन मैरी यूनिवर्सिटी में पीएचडी उम्मीदवार अलेक्जेंडर डेविडसन और वरिष्ठ व्याख्याता डॉ. एलिसबेटा वर्साचे के नेतृत्व में, यह परीक्षण करने का निर्णय लिया गया कि क्या भौंरे अस्थायी कार्यों को संभाल सकते हैं। उन्होंने बफ़-टेल्ड भौंरा, बॉम्बस टेरेस्ट्रिस को चुना, जो यूरोप भर में पाई जाने वाली एक सामान्य प्रजाति है और दुनिया के कई अन्य हिस्सों में पाई जाती है। इसके बाद जो हुआ उसने काम में शामिल सभी लोगों को आश्चर्यचकित कर दिया। मधुमक्खियाँ असफल नहीं हुईं। उन्होंने संघर्ष नहीं किया. उन्होंने वह सीखा जिसे वैज्ञानिक असंभव मानते थे।
अवधि विभेदन परीक्षण और प्रकाश फ़्लैश प्रयोगों को समझना
प्रयोगात्मक सेटअप बेहद सरल था। भौंरों को एक विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए लकड़ी के घोंसले के बक्से में रखा गया था, जिसे सामान्य दिन-रात चक्र पर स्थिर तापमान पर रखा गया था। इस घोंसले से, वे एक अवलोकन क्षेत्र और एक परीक्षण कक्ष तक जाने वाली ऐक्रेलिक सुरंगों तक पहुंच सकते थे। परीक्षण कक्ष के अंदर तीन छोटे डिब्बे थे, जिनमें से प्रत्येक में मॉनिटर के सामने गहरे रंग की पृष्ठभूमि पर चमकीले पीले वृत्त प्रदर्शित थे।शोधकर्ताओं ने सटीक रूप से नियंत्रित किया कि ये वृत्त कब झपकते और बंद होते हैं। प्रयोगों के एक सेट में, उन्होंने परीक्षण किया कि क्या मधुमक्खियाँ 5-सेकंड फ्लैश और 1-सेकंड फ्लैश के बीच अंतर कर सकती हैं। दूसरे में, उन्होंने केवल 0.5 सेकंड की तुलना में 2.5 सेकंड का परीक्षण किया। प्रत्येक अवधि को या तो स्वादिष्ट और फायदेमंद चीनी समाधान या कुनैन समाधान के साथ जोड़ा गया था जिसका स्वाद कड़वा और अप्रिय था। मधुमक्खियों ने जल्दी ही एक अवधि को मिठास के साथ और दूसरे को किसी ऐसी चीज़ से जोड़ना सीख लिया जिससे बचना चाहिए।यहां यह उल्लेखनीय है: शोधकर्ताओं ने सुनिश्चित किया कि चमक निर्णायक कारक नहीं हो सकती। उन्होंने कुछ परीक्षणों को डिज़ाइन किया जहां एक छोटी फ्लैश को कई बार दोहराया गया जो एक लंबी फ्लैश के समान कुल चमक में जुड़ गई। यहां तक कि जब इस संभावित चाल को पेश किया गया था, तब भी भौंरों ने प्रत्येक फ्लैश कितने समय तक चला, इसके आधार पर सही ढंग से चयन करना जारी रखा। वे संचयी प्रकाश पर निर्भर नहीं थे; वे वास्तव में वास्तविक संज्ञानात्मक क्षमता के साथ समय का प्रसंस्करण कर रहे थे।
वैज्ञानिकों को क्यों उम्मीद थी कि कीड़े इस संज्ञानात्मक कार्य में असफल हो जायेंगे
इस शोध से पहले, वैज्ञानिक सहमति स्पष्ट थी: यह कार्य कीड़ों के लिए असंभव होना चाहिए। ऐसा माना जाता था कि सेकंड और उप-सेकंड के पैमाने पर समय के भेदभाव के लिए महत्वपूर्ण जटिलता वाले मस्तिष्क की आवश्यकता होती है। मनुष्य स्पष्ट रूप से ऐसा कर सकता है। मकाक और कबूतर जैसे कशेरुकी जंतुओं ने पिछले अध्ययनों में यह क्षमता दिखाई है। लेकिन कीड़े? उनके संपूर्ण तंत्रिका तंत्र में मानव मस्तिष्क में 86 बिलियन की तुलना में लगभग दस लाख न्यूरॉन्स होते हैं।वैज्ञानिकों ने समझा कि लौकिक जानकारी को संसाधित करने की क्षमता जानवरों की गतिविधियों जैसे चारागाह, संभोग और शिकारियों से बचाव के लिए महत्वपूर्ण है। लेकिन उनका मानना था कि कीड़े सर्कैडियन लय के माध्यम से समय को नियंत्रित करते हैं, जैविक घड़ियां जो दिन-रात के चक्र और मौसमी पैटर्न को नियंत्रित करती हैं। वे घंटों और दिनों के पैमाने पर काम करते हैं। ऐसे तंत्र संभवतः आधे सेकंड के फ्लैश और ढाई सेकंड के फ्लैश के बीच अंतर करने के लिए आवश्यक परिशुद्धता को कैसे संभाल सकते हैं?विकासवादी प्रासंगिकता का मुद्दा भी था। प्रकृति में भौंरों को टिमटिमाती रोशनी का सामना नहीं करना पड़ता। उनके पास इस क्षमता को विकसित करने का कोई प्राकृतिक कारण नहीं है। कुछ कौशलों के विपरीत जो स्पष्ट रूप से जीवित रहने में मदद करते हैं, यह शुद्ध संज्ञानात्मक उत्कर्ष की तरह लग रहा था। यदि भौंरा किसी भी तरह से ऐसा कर सकता है, तो इससे इस बारे में क्या पता चलता है कि हमने जानवरों के साम्राज्य में बुद्धि को कैसे वर्गीकृत किया है?
प्रशिक्षण विधि: चीनी पुरस्कार और व्यवहारिक सफलता दर
प्रशिक्षण प्रोटोकॉल ने शास्त्रीय कंडीशनिंग दृष्टिकोण का पालन किया। अनुसंधान में निरंतरता बनाए रखते हुए, प्रत्येक कॉलोनी से प्रतिदिन एक मधुमक्खी का परीक्षण किया गया। प्रारंभ में, मधुमक्खियों को सही अवधि चुनने के लिए पुरस्कृत किया गया था; उनकी पसंद को सुक्रोज घोल से मजबूत किया गया। टीम ने मधुमक्खियों को इस सीखने के चरण में तब तक रखा जब तक कि वे एक विशिष्ट सीमा तक नहीं पहुंच गईं: लगातार 20 परीक्षणों में से 15 सही विकल्प।तभी असली परीक्षा हुई. पुरस्कार गायब हो गए. चीनी का घोल ख़त्म हो गया, और कड़वी कुनैन बची रह गई। क्या प्रोत्साहन के बिना भी मधुमक्खियाँ अवधि के बीच भेदभाव करना जारी रखेंगी? जवाब ज़ोरदार हाँ था। जिन मधुमक्खियों को लंबी चमक को पहचानने के लिए प्रशिक्षित किया गया था, उन्होंने अभी भी अनुमान से कहीं अधिक बार लंबी चमक को चुना। छोटी चमक पर प्रशिक्षित मधुमक्खियाँ फिर भी छोटी चमक को चुन लेती हैं। उन्होंने वास्तव में कुछ सीखा था, न केवल चीनी का रास्ता याद किया था, बल्कि अंतर्निहित नियम को भी समझा था।शोधकर्ताओं ने 10 अलग-अलग कॉलोनियों में 41 मधुमक्खियों का परीक्षण किया। उन्होंने पूरी तरह से संतुलित डिज़ाइन का उपयोग किया, जिसका अर्थ है कि उन्होंने कुछ मधुमक्खियों को लंबी अवधि के प्रोत्साहन के साथ इनाम की उम्मीद करने के लिए प्रशिक्षित किया और अन्य को छोटी अवधि के प्रोत्साहन के साथ। इस सावधानीपूर्वक कार्यप्रणाली ने इस संभावना को खारिज कर दिया कि वे मधुमक्खियों को एक पसंदीदा उत्तेजना प्रकार पर प्रतिक्रिया करते हुए देख रहे थे।
इससे कीट बुद्धि और तंत्रिका दक्षता के बारे में क्या पता चलता है
इस कार्य के निहितार्थ भौंरों से कहीं आगे तक फैले हुए हैं। यदि एक छोटे कीट का मस्तिष्क इस स्तर पर अस्थायी भेदभाव को संभाल सकता है, तो यह सुझाव देता है कि तंत्रिका लचीलापन हमारी अपेक्षा से अधिक सामान्य है। में प्रकाशित अभूतपूर्व अध्ययन के अनुसार, यह दर्शाता है कि पहली बार समय-आधारित दृश्य भेदभाव कीड़ों में प्रदर्शित किया गया है जीवविज्ञान पत्र.सोच में असली क्रांति कार्यकुशलता में आती है। ऐसा नहीं है कि भौंरे ऐसा कर सकते हैं, बात यह है कि वे इसे अविश्वसनीय रूप से छोटे तंत्रिका तंत्र के साथ कर सकते हैं। कशेरुकी मस्तिष्क के विशाल परस्पर जुड़े नेटवर्क के बिना मधुमक्खियाँ अस्थायी समस्याओं को कैसे हल करती हैं? उनकी तंत्रिका वास्तुकला क्या शॉर्टकट अपनाती है? क्या छोटे मस्तिष्क जानकारी को संभालने के तरीके में मौलिक रूप से कुछ अलग है जो वास्तव में उन्हें हमारी अपेक्षा से अधिक कुशल बनाता है?कुशल कृत्रिम बुद्धिमत्ता प्रणालियाँ बनाने की चाहत रखने वाले इंजीनियर कीटों के मस्तिष्क द्वारा इतने कम न्यूरॉन्स के साथ जटिल जानकारी को संभालने के तरीके से सीख सकते हैं। भौंरा दर्शाता है कि जटिल समस्याओं को हल करने के लिए आपको अरबों न्यूरॉन्स की आवश्यकता नहीं है। कभी-कभी, सुंदरता सादगी से आती है।
