ध्यान भटकने के बाद, मस्तिष्क की तरंगें घूमने से विचार को कार्य पर वापस लौटने में मदद मिल सकती है

यह निश्चित है कि मस्तिष्क का ध्यान भटकने की संभावना होती है, यह अपना ध्यान हाथ में लिए गए कार्य पर भी लौटा सकता है। एमआईटी के पिकॉवर इंस्टीट्यूट फॉर लर्निंग एंड मेमोरी के वैज्ञानिकों द्वारा जानवरों पर किए गए एक नए अध्ययन से पता चलता है कि ऐसा कैसे होता है: एक घूर्णन मस्तिष्क तरंग के रूप में समन्वित तंत्रिका गतिविधि विचार को वापस पटरी पर लाती है।

पिकोवर इंस्टीट्यूट और एमआईटी के मस्तिष्क और संज्ञानात्मक विज्ञान विभाग में पिकोवर प्रोफेसर, अध्ययन के वरिष्ठ लेखक अर्ल के. मिलर ने कहा, “घूमने वाली तरंगें चरवाहों की तरह काम करती हैं जो कॉर्टेक्स को सही कम्प्यूटेशनल पथ पर वापस ले जाती हैं।”

पिकॉवर इंस्टीट्यूट के पोस्टडॉक तमल बतब्याल अध्ययन के प्रमुख लेखक हैं प्रकाशित में संज्ञानात्मक तंत्रिका विज्ञान जर्नल.

गणितीय ‘घूर्णन’…

अध्ययन में, जानवरों को एक दृश्य कार्यशील स्मृति कार्य दिया गया था, लेकिन कभी-कभी जब वे किसी देखी गई वस्तु को याद करने की कोशिश करते थे तो उन्हें दो अलग-अलग प्रकार के विकर्षणों का अनुभव होता था। जैसा कि कोई उम्मीद कर सकता है, ध्यान भटकाने से कार्य में जानवरों के प्रदर्शन पर असर पड़ता है – कभी-कभी वे गलतियाँ करते हैं या कम से कम उनके प्रतिक्रिया समय को धीमा कर देते हैं जब कार्य उन्हें कार्य करने के लिए कहता है। इस बीच, शोधकर्ताओं ने प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स में सैकड़ों न्यूरॉन्स के नमूने की विद्युत गतिविधि पर नजर रखी, जो उच्च-स्तरीय अनुभूति के लिए जिम्मेदार मस्तिष्क क्षेत्र है।

यह विश्लेषण करने के लिए कि जानवरों द्वारा सैकड़ों सत्रों में कार्य करने के दौरान तंत्रिका गतिविधि कैसे भिन्न होती है – किसी भी विकर्षण के साथ या उसके बिना और ऐसे मामलों में जहां जानवरों ने अच्छा प्रदर्शन किया या बहुत अच्छा नहीं किया – शोधकर्ताओं ने एक गणितीय माप और विज़ुअलाइज़ेशन को नियोजित किया जो समय के साथ उनके समन्वय की डिग्री को मापता है जिसे “सबस्पेस कोडिंग” कहा जाता है। सबस्पेस कोडिंग से पता चलता है कि कॉर्टिकल न्यूरॉन्स की गतिविधि अत्यधिक समन्वित है।

“आसमान में बड़बड़ाते तारों की तरह,” मिलर ने कहा।

व्याकुलता के बाद, उप-स्थान में एक घूर्णन गति हुई, जैसे कि “पक्षी” अपने गठन में व्यवधान के बाद वापस एक साथ चक्कर लगा रहे हों। दूसरे शब्दों में, मिलर ने कहा, चक्कर लगाना व्याकुलता से उनकी गतिविधि की स्थिति की वसूली का प्रतिनिधित्व करता है।

दरअसल, घुमावों ने कार्य पर जानवर के प्रदर्शन की भविष्यवाणी की। ऐसे मामलों में जहां व्याकुलता के कारण कोई गलती नहीं हुई, तंत्रिका डेटा ने एक पूर्ण चक्र दिखाया, जो दर्शाता है कि पुनर्प्राप्ति पूरी हो गई थी। ऐसे मामलों में जहां ध्यान भटकाने के कारण जानवर ग़लती करते हैं, प्रक्षेप पथ एक पूर्ण चक्र बनाने से कम हो जाता है (औसतन 30 डिग्री)। गलत सत्रों के दौरान प्रक्षेप पथ ने धीमी गति दिखाई, जो व्याकुलता से उबरने की कमी को समझा सकता है।

एक संबंधित खोज यह थी कि यदि ध्यान भटकने और कार्य करने की आवश्यकता के बीच का समय अधिक हो तो जानवर ठीक होने में बेहतर थे। आंकड़ों से पता चलता है कि मस्तिष्क को गणितीय रूप से पूरा चक्र पूरा करने और व्यवहारिक रूप से ट्रैक पर वापस आने के लिए उस समय की आवश्यकता थी।

सबस्पेस कोडिंग डेटा ने सुझाव दिया कि न्यूरॉन्स अत्यधिक समन्वित तरीके से काम करते हैं और यह घूर्णी संगठन उनके फोकस को बनाए रखने में मदद करता है। विशेष रूप से, घुमाव केवल तभी घटित होते हैं जब कोई व्याकुलता होती है (दोनों शैलियों ने उन्हें ट्रिगर किया) जिसे जानवर अनदेखा करने की कोशिश कर रहे थे। घुमाव अनायास नहीं घटित हुए।

…भौतिक घूर्णन को प्रतिबिंबित करें

सबस्पेस कोडिंग समय के साथ तंत्रिका गतिविधि का एक अमूर्त गणितीय प्रतिनिधित्व मात्र है। लेकिन जब शोधकर्ताओं ने तंत्रिका गतिविधि के प्रत्यक्ष भौतिक माप को देखा, तो उन्होंने पाया कि यह वास्तव में कॉर्टेक्स में घूमने वाली एक वास्तविक, यात्रा तरंग को प्रतिबिंबित करता है।

कई मापों से पता चला है कि तंत्रिका स्पाइकिंग गतिविधि में लगातार बदलते कोणों के साथ एक स्थानिक क्रम होता है, जो कॉर्टिकल इलेक्ट्रोड में घूमने वाली गतिविधि की लहर के अनुरूप होता है। वास्तव में, वास्तविक तरंग उसी गति से घूमती है जिस गति से गणितीय रूप से उप-स्थान कोडिंग में दर्शाया जाता है।

मिलर ने कहा, “सैद्धांतिक रूप से ऐसा कोई कारण नहीं है कि इस गणितीय उपस्थान में एक घूर्णन सीधे कॉर्टेक्स की सतह पर एक घूर्णन के अनुरूप होना चाहिए।”

“लेकिन ऐसा होता है। इससे मुझे पता चलता है कि मस्तिष्क वास्तव में गणना, एनालॉग गणना करने के लिए इन यात्रा तरंगों का उपयोग कर रहा है। एनालॉग गणना डिजिटल की तुलना में कहीं अधिक ऊर्जा कुशल है और जीव विज्ञान ऊर्जा कुशल समाधानों का समर्थन करता है। यह तंत्रिका गणना के बारे में सोचने का एक अलग और अधिक प्राकृतिक तरीका है।”

मिलर और बटाब्याल के अलावा, पेपर के अन्य लेखक स्कॉट ब्रिनकैट, जैकब डोनॉग्यू, मिकेल लुंडक्विस्ट और मेरेडिथ महन्के हैं।