नया ब्रेन-मैपिंग फ्रेमवर्क दर्द और फिल्मों के दौरान सूचना के प्रवाह को ट्रैक करता है

मस्तिष्क में सूचना का पता लगाने का एक नया तरीका

मस्तिष्क की गतिविधि शायद ही कभी किसी एक स्थान तक सीमित रहती है। यह वितरित नेटवर्कों के माध्यम से चलती है, जो परस्पर जुड़े क्षेत्रों के समूह होते हैं और विशिष्ट व्यवहार, भावनाएं तथा विचार उत्पन्न करने के लिए सहयोग करते हैं। हालांकि, इस ट्रैफिक को मैप करना एक जटिल तकनीकी समस्या बना हुआ है। दक्षिण कोरिया के इंस्टीट्यूट फॉर बेसिक साइंस में कार्यरत एक शोध दल ने सुंगक्युंकवान यूनिवर्सिटी और अन्य संस्थानों के साथ मिलकर एक न्यूरोइमेजिंग विश्लेषण फ्रेमवर्क पेश किया है, जो न केवल यह अनुमान लगाने के लिए बनाया गया है कि क्षेत्र कब साथ में सक्रिय होते हैं, बल्कि यह भी कि एक क्षेत्र की गतिविधि दूसरे क्षेत्र की गतिविधि को कैसे प्रभावित करती है। इस विधि का नाम इंटीग्रेटेड इफेक्टिव कनेक्टिविटी (iEC) रखा गया है, और इसका वर्णन नेचर न्यूरोसाइंस में प्रकाशित एक पीयर-रिव्यूड पेपर में किया गया है।

फंक्शनल MRI जो अंतर छोड़ जाती है

आधुनिक मानव न्यूरोसाइंस का बड़ा हिस्सा फंक्शनल मैग्नेटिक रेजोनेंस इमेजिंग (fMRI) पर निर्भर है, जो एक गैर-आक्रामक तकनीक है और तंत्रिका गतिविधि से अप्रत्यक्ष रूप से जुड़े रक्त-ऑक्सीजन परिवर्तनों को मापती है। यह सिग्नल जानकारीपूर्ण है, लेकिन यह अप्रत्यक्ष भी है। पारंपरिक विश्लेषण पाइपलाइन आमतौर पर मस्तिष्क के विभिन्न क्षेत्रों की गतिविधि के बीच सांख्यिकीय संबंध निकालती हैं, जो बताती हैं कि कौन से क्षेत्र साथ में बढ़ते और घटते हैं। ये संबंध साहचर्य को दर्शाते हैं। वे यह स्थापित नहीं करते कि कौन सा क्षेत्र किसे प्रभावित कर रहा है। iEC फ्रेमवर्क को ठीक इसी सीमा को दूर करने के लिए विकसित किया गया है, जो क्षेत्रों के बीच केवल सह-सक्रियता के बजाय दिशात्मक प्रभाव का अनुमान लगाने का तरीका प्रदान करता है।

दिशा क्यों मायने रखती है

एक सहसंबंध मैप बताता है कि कौन बोल रहा है, लेकिन यह नहीं बताता कि कौन किससे बात कर रहा है। व्यवहार में, संवेदी क्षेत्रों से अंदर आने वाले सिग्नलों और बाहर की ओर भेजे जाने वाले सिग्नलों के बीच अंतर करना दर्द जैसी अवस्थाओं को समझने के लिए केंद्रीय है, जिनमें ध्यान शरीर की ओर मुड़ जाता है। दिशात्मक जानकारी के बिना, शोधकर्ता किसी नेटवर्क के सदस्यों का वर्णन कर सकते हैं, लेकिन उन्हें जोड़ने वाले ट्रैफिक पैटर्न का नहीं।

iEC फ्रेमवर्क के भीतर

टीम का पेपर मानव मस्तिष्क में सिग्नल प्रवाह के पदानुक्रम का अनुमान लगाने के लिए एक दृष्टिकोण की रूपरेखा प्रस्तुत करता है। एक आउटपुट इस पदानुक्रम की गणना करने की एक योजनाबद्ध विधि है, जिसके साथ आराम की स्थिति में मस्तिष्क में परिणामी सिग्नल प्रवाह पदानुक्रम को दर्शाने वाला मैप भी है। प्रकाशित आंकड़ों के अनुसार, यह फ्रेमवर्क मस्तिष्क के स्तरों पर सिग्नलों के क्रम में एक विशिष्ट संरचना को उजागर करता है।

उस संदर्भ के आधार पर, शोधकर्ताओं ने तीन अलग-अलग स्थितियों के लिए फंक्शनल पदानुक्रम मैप निकाले: फिल्म देखना, आराम, और टॉनिक दर्द। उन्होंने पदानुक्रम स्तरों में अवस्था-निर्भर परिवर्तनों को भी ट्रैक किया, और परिणामों को इस तरह क्रमबद्ध किया कि एक स्थिति से दूसरी स्थिति में सिग्नल प्रवाह का क्रम कैसे बदला, इसकी तुलना की जा सके। ये तुलनाएं पेपर का प्रायोगिक मूल बनाती हैं।

• दिशात्मक अनुमान: सह-सक्रियता से आगे बढ़कर यह पूछना कि एक क्षेत्र की गतिविधि दूसरे क्षेत्र की गतिविधि को कैसे प्रभावित करती है।
• एक संदर्भ मैप: आराम करते मस्तिष्क के लिए सिग्नल प्रवाह पदानुक्रम।
• अवस्था तुलनाएं: फिल्म देखने, आराम और टॉनिक दर्द के लिए पदानुक्रम मैप।
• अवस्था-निर्भर बदलाव: मस्तिष्क के एक स्थिति से दूसरी स्थिति में जाने पर पदानुक्रम स्तरों में होने वाले परिवर्तनों को ट्रैक करना।

फिल्में, आराम और दर्द: एक ही मस्तिष्क के तीन दृश्य

टीम ने जिन तीन स्थितियों की तुलना की, वे मनमानी नहीं हैं। फिल्म देखना बाहरी दृश्यों और ध्वनियों को शामिल करता है, जो प्रसंस्करण को बाहर की ओर पर्यावरण की ओर खींचता है। आराम एक आधार रेखा प्रदान करता है जिसमें मस्तिष्क न तो किसी बाहरी कार्य से प्रबल रूप से संचालित होता है और न ही किसी प्रमुख शारीरिक संवेदना पर केंद्रित होता है। इसके विपरीत, टॉनिक दर्द में लगातार बना रहने वाला असहजता शामिल है, जो ध्यान को शरीर की आंतरिक अवस्था से बांधे रखती है। इन अवस्थाओं के पदानुक्रम मैप को साथ-साथ रखने से शोधकर्ता यह पूछ सकते हैं कि जब ध्यान बाहरी दुनिया से भीतर के शरीर की ओर मुड़ता है, तो क्या मस्तिष्क का सिग्नल प्रवाह पुनर्गठित हो जाता है।

पारंपरिक उपकरणों से इस प्रश्न का उत्तर देना कठिन रहा था। जैसा कि पेपर के सह-वरिष्ठ लेखकों ने समझाया, मस्तिष्क लगातार अवस्थाओं के बीच बदलता रहता है, और इन अवस्थाओं के दौरान मस्तिष्क के पदानुक्रम में तंत्रिका सूचना गतिशील रूप से कैसे प्रवाहित होती है, यह अभी तक ठीक से समझा नहीं गया है। उनकी प्रेरक रुचि यह थी कि जब मस्तिष्क बाहरी पर्यावरण के प्रसंस्करण और शरीर की आंतरिक अवस्था की निगरानी के बीच स्विच करता है, तो क्या वह पदानुक्रम बदलता है।

दर्द एक खुलासा करने वाला परीक्षण क्यों है

दिशा और पदानुक्रम से जुड़े फ्रेमवर्क के लिए दर्द एक उपयोगी तनाव परीक्षण है। किसी क्षणिक, तीखी संवेदना के विपरीत, टॉनिक दर्द बना रहता है, जिसके कारण मस्तिष्क को प्रतिस्पर्धी मांगों के बीच समय के साथ एक आंतरिक प्रतिनिधित्व बनाए रखना पड़ता है। यदि ऐसी अवस्था के दौरान प्रवाह पदानुक्रम पुनर्गठित होता है, तो यह इस विचार का समर्थन करेगा कि मस्तिष्क अपने संचार संसाधनों को इस आधार पर अलग-अलग तरीके से आवंटित करता है कि वह दुनिया का नमूना ले रहा है या स्वयं का। पेपर में अवस्था तुलनाएं ठीक इसी प्रकार के पुनर्गठन को दृश्यमान बनाने के लिए डिज़ाइन की गई हैं।

सीमाएं और खुले प्रश्न

इफेक्टिव कनेक्टिविटी एक अनुमान है, सीधा माप नहीं, और कोई भी फ्रेमवर्क जो अप्रत्यक्ष रक्त-ऑक्सीजन सिग्नलों से प्रभाव का अनुमान लगाता है, उसमें ऐसी धारणाएं शामिल होती हैं जिनकी शोधकर्ता आगे भी जांच करते रहेंगे। प्रकाशित मैप अवस्थाओं के एक निर्धारित समूह को कवर करते हैं: आराम, फिल्म देखना और टॉनिक दर्द। क्या iEC अन्य कार्यों, अन्य संवेदी और भावनात्मक स्थितियों, या नैदानिक आबादियों पर भी लागू होता है, यह एक खुला प्रश्न है। लेख स्वयं सामान्य संपादकीय जांचों से गुजर चुका है, जिनमें तथ्य-जांच और पीयर रिव्यू शामिल हैं, और इसे जर्नल की संपादकीय टीम ने संभाला था।

बड़ी तस्वीर

उस क्षेत्र के लिए, जिसने दशकों यह सूचीबद्ध करने में बिताए हैं कि कौन से क्षेत्र साथ में सक्रिय होते हैं, दिशा और पदानुक्रम का वर्णन करने का प्रयास करने वाली विधि एक सार्थक कदम है। iEC फ्रेमवर्क किसी एक मैप से अधिक उन तुलनाओं के लिए मायने रखता है जो इसे संभव बनाता है, जिससे शोधकर्ता एक मस्तिष्क अवस्था को दूसरी के सामने रखकर यह पूछ सकते हैं कि सूचना के मार्ग में क्या बदला, न कि केवल गतिविधि की तीव्रता में। यदि यह दृष्टिकोण आगे के परीक्षणों में टिकता है, तो यह न्यूरोसाइंटिस्टों को मस्तिष्क अवस्थाओं का वर्णन करने के लिए एक साझा भाषा दे सकता है, जिसमें दर्द स्कैन पर केवल एक चमकीला धब्बा नहीं, बल्कि उन मार्गों का पुनर्गठन होता है जिनके माध्यम से मस्तिष्क स्वयं से संवाद करता है।

यह लेख Medical Xpress की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।