కొత్త న్యూరోప్లాస్టిసిటీ సిద్ధాంతం, మెదడు ఒక్క అనుభవం నుంచే నేర్చుకోగలదని సూచిస్తోంది

అనుభవం మెదడును ఎలా మార్చుతుందో విస్తృత దృక్కోణం

న్యూరోసైన్స్‌లో ప్రసిద్ధమైన ఆలోచనలలో ఒకటి “కలసి ఫైర్ అయ్యే న్యూరాన్లు, కలసి వైర్ అవుతాయి” అనే వాక్యం. ఇది ఒక శక్తివంతమైన నిజాన్ని సంక్షిప్తంగా చెబుతుంది: అనుభవం మెదడు కణాల మధ్య ఉన్న సంబంధాల బలాన్ని మారుస్తుంది. కానీ అందించిన మూల పదార్థంలో హైలైట్ చేసిన తాజా సమీక్షల ప్రకారం, ఆ పరిచిత నియమం పూర్తిగా కాదు.

పరిశోధకులు ఇప్పుడు behavioral timescale synaptic plasticity, లేదా BTSP, అనే ప్లాస్టిసిటీ రూపంపై దృష్టి పెడుతున్నారు, ఇది కొన్ని సెకన్లపాటు సాగే అనుభవాల నుంచి మెదడు ఎలా నేర్చుకుంటుందో వివరించడంలో సహాయపడవచ్చు. ఎందుకంటే నిజమైన అభ్యాసం చాలా సార్లు తక్షణం జరగదు. జంతువులు మరియు మనుషులు చర్యలు, ప్రదేశాలు, ఫలితాలను కాలక్రమేణా కలుపుతారు, కొన్నిసార్లు ఒక్కసారి ఎదురైన తర్వాతే.

మూల పాఠ్యంలో ప్రధాన వాదన ఏమిటంటే, BTSP ఆ రకమైన వేగవంతమైన, ఒక్కసారి నేర్చుకునే విధానానికి ఒక యంత్రాంగాన్ని అందిస్తుంది. కేవలం న్యూరాన్ల సమీప-సమయ ఫైర్ అవ్వడంపై ఆధారపడకుండా, ఈ ప్రక్రియ ఒకే సమయంలో అనేక న్యూరాన్లను ప్రభావితం చేయగల విద్యుత్ మార్పును కలిగి ఉంటుంది మరియు దీర్ఘకాల విండోలో అభివృద్ధి చెందుతుంది. జ్ఞాపకానికి కేంద్రంగా ఉన్న హిప్పోక్యాంపస్‌లో, ఇది ఒక అనుభవాన్ని తక్షణ అభ్యాసానికి సరిపడా వేగంగా ఎన్‌కోడ్ చేయడానికి సహాయపడవచ్చు.

BTSP ఎందుకు దృష్టిని ఆకర్షిస్తోంది

BTSP యొక్క ప్రాముఖ్యత అది పాత ప్లాస్టిసిటీ మోడళ్లను భర్తీ చేస్తుందనేది కాదు. అది వాటిని మరింత ప్రవర్తనా-వాస్తవిక శ్రేణికి విస్తరిస్తున్నట్లుగా కనిపించడమే. సైనాప్టిక్ బలపరిచే సంప్రదాయ వివరణలు తరచుగా మిల్లీసెకన్-స్థాయి సమయంపై దృష్టి పెడతాయి. ఆ రూపకం చాలా విషయాలను వివరిస్తుంది, కానీ ఒక మలుపు తిరగడం, బహుమతిని ఎదుర్కోవడం, లేదా కొన్ని సెకన్ల తరువాత ప్రమాదానికి స్పందించడం వంటి మొత్తం ఎపిసోడ్‌తో అది సులభంగా సరిపోలదు.

మూల పదార్థంలో పేర్కొన్న సమీక్షలు BTSP ఆ ఖాళీని భర్తీ చేయవచ్చని వాదిస్తున్నాయి. అది నిజమైతే, పునరావృత శిక్షణకు బదులుగా ఒక్క అనుభవం నుంచే మెదడు కొత్త జ్ఞాపక ముద్రను ఎలా సృష్టించగలదో ఆ సిద్ధాంతం వివరిస్తుంది. మూలంలో పేర్కొన్న డేనియల్ డోంబెక్, దీన్ని తక్షణ జ్ఞాపక నిర్మాణానికి దారితీయగల బలమైన యంత్రాంగమని, రంగం చాలా కాలంగా కోల్పోయిన దానిగా వర్ణించారు.

ఈ రూపకల్పన ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే ఒక్కసారి నేర్చుకోవడం ఇంకా పరిష్కారంకాని పజిల్‌గానే ఉంది. ఒక అర్థవంతమైన సంఘటన తర్వాత మెదడు తన సర్క్యూటరీలో కొత్త నియమాన్ని వేగంగా వ్రాస్తున్నట్లుగా ప్రవర్తిస్తుంది. మేము కొత్త ప్రాంతంలో మార్గం, ప్రమాద స్థానం, లేదా ఒక ముఖ్యమైన సంఘటన యొక్క అమరికను ఒక్కసారి వెళ్లినా గుర్తుంచుకోవచ్చు. కొన్ని సెకన్లపాటు పనిచేసే ఒక యంత్రాంగం, అత్యంత సన్నని సమయ పరిమితికే పరిమితమైన విధానంతో పోలిస్తే, ఆ రకమైన అభ్యాసానికి చాలా మంచి భావనాత్మక సరిపోలిక.

హిప్పోక్యాంపస్ పరీక్ష స్థలంగా

మూల పాఠ్యం BTSPని జ్ఞాపక కేంద్రంగా చెప్పబడే హిప్పోక్యాంపస్‌లో ఉంచుతుంది. అది సిద్ధాంతానికి సరైన స్థలం. స్థలం మరియు అనుభవానికి అంతర్గత పటాలను నిర్మించడంలో హిప్పోక్యాంపస్ ప్రధాన పాత్ర పోషిస్తుంది, మరియు జ్ఞాపకాలు ఎలా ఏర్పడతాయి, స్థిరపడతాయి అన్నది అర్థం చేసుకునే ప్రయత్నాలకు దీర్ఘకాలంగా కేంద్రంగా ఉంది.

ఒకే సంఘటన తర్వాత BTSP హిప్పోక్యాంపల్ సర్క్యూట్లను తిరిగి ఆకారంలోకి తెచ్చేలా సహాయపడితే, దాని ప్రభావాలు ప్రాథమిక ప్రయోగశాల ఫలితాలను మించిపోతాయి. ఇది వరుసలు, పరిసరాలు, మరియు ఫలితాలను ఉపయోగకరమైన జ్ఞానంగా మెదడు ఎలా కలిపేస్తుందో మరింత స్పష్టంగా వివరించగలదు. అలా అయితే, ఈ సిద్ధాంతం కణ న్యూరోసైన్స్‌కే కాదు, విస్తృత జ్ఞాన ప్రక్రియలకూ ప్రాసంగికమవుతుంది.

మూలం BTSP అనేక న్యూరాన్లను ఒకేసారి ప్రభావితం చేయవచ్చని కూడా హైలైట్ చేస్తోంది. ఇది ముఖ్యమైనది, ఎందుకంటే అభ్యాసం సాధారణంగా ఒక ఒంటరి కనెక్షన్‌ని మార్చే విషయం కాదు. వాస్తవ ప్రపంచ జ్ఞాపకం నెట్‌వర్క్‌లపై ఆధారపడి ఉంటుంది. విస్తృత సమూహం అంతటా మార్పును సమన్వయం చేయగల యంత్రాంగం, సంక్లిష్ట ప్రతినిధీకరణలు ఏర్పడే విధానానికి మెరుగ్గా సరిపోతుంది.

పెద్ద న్యూరోసైన్స్ చిత్రంలో ఏమి మారుతోంది

BTSPకి ఆకర్షణలో భాగం భావనాత్మకమే. ఇది ప్లాస్టిసిటీని ప్రవర్తన సమయ స్కేల్‌లో పనిచేయగలదిగా మళ్లీ నిర్వచిస్తుంది. ఇది క్లాసిక్ నియమాలను విస్మరించదు. బదులుగా, మెదడుకు నేర్చుకోవడానికి అనేక మార్గాలు ఉన్నాయని, ప్రతి ఒక్కటి వేర్వేరు అవసరాలకు అనువైనదని సూచిస్తుంది.

ఆ దృక్కోణంలో, సన్నని సమయ నియమాలు ఇంకా అనేక సూక్ష్మ సర్దుబాట్లను నియంత్రించవచ్చు, BTSP నిర్మిత అనుభవం నుండి వేగవంతమైన అభ్యాసాన్ని మద్దతు ఇస్తుంది. ఫలితంగా ప్లాస్టిసిటీకి మరింత పొరలున్న సిద్ధాంతం వస్తుంది: ఇది పునరావృత శిక్షణను, అలాగే అకస్మాత్తుగా ఏర్పడే స్థిర జ్ఞాపకాలను కూడా వివరించగలదు.

మూల పాఠ్యంలో పేర్కొన్న క్రిస్టీన్ గ్రియన్‌బెర్గర్ ఒక విస్తృత అంశాన్ని హైలైట్ చేశారు: మెదడు జీవితాంతం అత్యంత ప్లాస్టిక్‌గా ఉంటుంది. ఆ నిరంతర ప్లాస్టిసిటీనే భాష నేర్చుకోవడం నుంచి హానికరమైన ఉద్దీపనను నివారించడంవరకు అనుకూలతను సాధ్యం చేస్తుంది. ఆ లవచికత సర్క్యూట్లలో ఎలా అమలవుతుందో BTSP మరింత స్పష్టత ఇస్తుంది.

అత్తిలా లోసోన్జీ, ఆయన కూడా పేర్కొనబడ్డారు, న్యూరోప్లాస్టిసిటీని మెదడులో చివరి సరిహద్దులలో ఒకటిగా వర్ణించారు. ఆ వర్ణన సరిపోతుంది. న్యూరోసైన్స్ అనేక నిర్మాణాలను మ్యాప్ చేసింది, అపారమైన కార్యకలాపాన్ని నమోదు చేసింది; కానీ అనుభవాన్ని శాశ్వత మార్పుగా మార్చే నియమాలు ఇప్పటికీ పాక్షికంగానే అర్థమయ్యాయి. BTSP వంటి కనుగొనుళ్లు ఆ ఖాళీని తగ్గిస్తాయి కాబట్టి ముఖ్యమైనవి.

ల్యాబ్ దాటి ఇది ఎందుకు ముఖ్యం

సిద్ధాంత దశలో ఉన్నప్పటికీ, ప్లాస్టిసిటీని అర్థం చేసుకోవడంలో పురోగతి విస్తృత ప్రభావాలను కలిగించగలదు. అభ్యాసానికి మెరుగైన నమూనాలు, జ్ఞాపక రుగ్మతలు, పునరావాసం, ఇంకా న్యూరల్ కంప్యూటేషన్‌తో ప్రేరేపిత కృత్రిమ వ్యవస్థల గురించి పరిశోధకులు ఎలా ఆలోచిస్తారన్నదానిని ప్రభావితం చేయవచ్చు. మూల పదార్థం ఈ క్రింది ప్రభావాల గురించి ప్రత్యక్షంగా చెప్పలేదు, కాబట్టి ఇప్పటి వరకు అత్యంత బలమైన నిర్ణయం మరింత సంకుచితమైనదే: పాత మోడళ్లు పట్టుకోవడంలో ఇబ్బంది పడిన ఒక రకమైన అభ్యాసాన్ని వివరించగల యంత్రాంగాన్ని న్యూరోసైంటిస్టులు గుర్తించారు.

అది ఇప్పటికీ గణనీయమైన అభివృద్ధి. ఈ రంగం కేవలం మరో సంక్షిప్త పదాన్ని జోడించడం లేదు. అనుభవాలు జ్ఞాపకాలుగా ఎలా మారుతాయి అనే ప్రాథమిక ఊహను మళ్లీ పరిశీలిస్తోంది. BTSP కొనసాగి స్థిరంగా ఉంటే, మెదడు ఒకే క్షణాన్ని నిరంతర అంతర్గత మార్పుగా ఎలా మార్చగలదో వివరించడంలో ఇది సహాయపడుతుంది.

అభ్యాస శాస్త్రానికి ఇది ఒక కీలక అడుగు. మెదడు ప్లాస్టిసిటీ తన ప్రభావాల్లో ఎల్లప్పుడూ స్పష్టంగానే ఉంది. ఇప్పుడు మారుతున్నది దాని వివరణ యొక్క ఖచ్చితత్వం.

ఈ వ్యాసం Quanta Magazine రిపోర్టింగ్ ఆధారంగా ఉంది. మూల వ్యాసాన్ని చదవండి.