एमआरआई अध्ययन मानव मस्तिष्क कैसे काम करता है इसके बारे में हमारे ज्ञान को चुनौती देता है - भौतिकी विश्व

मानव मस्तिष्क कैसे काम करता है? आप किससे पूछते हैं उस पर निर्भर करता है।

स्कूल में, आपको संभवतः सिखाया गया होगा कि हमारे मस्तिष्क में अरबों न्यूरॉन्स होते हैं जो इनपुट को संसाधित करते हैं और हमें विचार, भावनाएँ और गतिविधियाँ बनाने में मदद करते हैं। इमेजिंग विशेषज्ञों से पूछें, और आप सीखेंगे कि हम विभिन्न इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करके मस्तिष्क को विभिन्न तरीकों से कैसे देख सकते हैं और हम प्रत्येक छवि से क्या सीख सकते हैं। न्यूरोसाइंटिस्ट आपको न्यूरॉन्स और डोपामाइन और सेरोटोनिन जैसे संबंधित रसायनों के बीच बातचीत के बारे में भी बताएंगे।

यदि आप तंत्रिका विज्ञानियों के एक उपसमूह से पूछें जो गणितीय ढांचे पर ध्यान केंद्रित करते हैं कि मस्तिष्क का आकार इसकी गतिविधि को कैसे प्रभावित करता है - गणितीय तंत्रिका विज्ञान का एक क्षेत्र जिसे तंत्रिका क्षेत्र सिद्धांत कहा जाता है - तो आप मस्तिष्क के आकार, संरचना और कार्य के बीच संबंध को एक और तरीके से समझना शुरू कर देंगे। .

तंत्रिका क्षेत्र सिद्धांत मस्तिष्क कैसे काम करता है इसकी हमारी पारंपरिक समझ पर आधारित है। यह मस्तिष्क के भौतिक आकार - कॉर्टेक्स का आकार, लंबाई और वक्रता, और सबकोर्टेक्स के त्रि-आयामी आकार का उपयोग करता है - एक मचान के रूप में जिस पर मस्तिष्क की गतिविधि समय और स्थान के साथ होती है। फिर वैज्ञानिक मस्तिष्क की ज्यामिति का उपयोग करके बाधाएं लगाने के लिए मस्तिष्क की स्थूल विद्युत गतिविधि का मॉडल तैयार करते हैं। उदाहरण के लिए, कॉर्टेक्स के साथ विद्युत गतिविधि को तंत्रिका ऊतक की एक शीट के माध्यम से फैलने वाली यात्रा तरंगों के सुपरपोजिशन के रूप में तैयार किया जा सकता है।

"यह विचार कि मस्तिष्क की ज्यामिति अंदर होने वाली किसी भी गतिविधि को प्रभावित या बाधित कर सकती है, पारंपरिक तंत्रिका विज्ञान का प्रश्न नहीं है, है ना? यह एक बहुत ही गूढ़ प्रश्न है... मस्तिष्क की जटिल तारों को मैप करने की कोशिश में दशकों का काम हुआ है, और हमने सोचा है कि मस्तिष्क से निकलने वाली सभी गतिविधियां इस जटिल तारों से प्रेरित होती हैं, "कहते हैं जेम्स पैंग, मोनाश विश्वविद्यालय में एक शोध अध्येता मस्तिष्क और मानसिक स्वास्थ्य के लिए टर्नर संस्थान.

में प्रकाशित एक अध्ययन में प्रकृति, पैंग और उनके सहयोगियों ने मस्तिष्क के आकार और कार्यात्मक एमआरआई (एफएमआरआई) गतिविधि के बीच एक मजबूत संबंध की पहचान करके इस प्रचलित समझ को चुनौती दी है।

शोधकर्ता ईजेनमोड्स नामक प्राकृतिक अनुनादों का अध्ययन कर रहे थे, जो तब होता है जब सिस्टम के विभिन्न हिस्से एक ही आवृत्ति पर कंपन करते हैं, जैसे कि कार्य-विकसित एफएमआरआई स्कैन के दौरान मस्तिष्क में होने वाली उत्तेजनाएं। जब उन्होंने तंत्रिका क्षेत्र सिद्धांत से 10,000 से अधिक गतिविधि मानचित्रों और एफएमआरआई डेटा पर गणितीय मॉडल लागू किए मानव कनेक्ट परियोजनाशोधकर्ताओं ने पाया कि कॉर्टिकल और सबकोर्टिकल गतिविधि 6 सेमी तक और उससे अधिक लंबी स्थानिक तरंग दैर्ध्य के साथ मस्तिष्क-व्यापी ईजेनमोड के उत्तेजना के परिणामस्वरूप होती है। यह परिणाम उस अग्रणी धारणा के विपरीत है कि मस्तिष्क की गतिविधि स्थानीयकृत होती है।

"हमने लंबे समय से सोचा है कि विशिष्ट विचार या संवेदनाएं मस्तिष्क के विशिष्ट हिस्सों में गतिविधि उत्पन्न करती हैं, लेकिन इस अध्ययन से पता चलता है कि गतिविधि के संरचित पैटर्न लगभग पूरे मस्तिष्क में उत्तेजित होते हैं, ठीक उसी तरह जिस तरह से होने वाले कंपन से एक संगीतमय स्वर उत्पन्न होता है पैंग ने एक प्रेस वक्तव्य में कहा, वायलिन तार की पूरी लंबाई, न कि केवल एक पृथक खंड।

मशीन लर्निंग मानव मस्तिष्क में अंतर्दृष्टि प्रदान करती है

पैंग और उनके सहयोगियों ने यह भी तुलना की कि मस्तिष्क के आकार के मॉडल से प्राप्त ज्यामितीय ईजेनमोड, कनेक्टोम ईजेनमोड के सापेक्ष कैसे प्रदर्शन करते हैं, जो मस्तिष्क कनेक्टिविटी के मॉडल से प्राप्त होते हैं। उन्होंने पाया कि ज्यामितीय ईजेनमोड्स ने कनेक्टोम ईजेनमोड्स की तुलना में मस्तिष्क की गतिविधि पर अधिक सीमाएं लगा दी हैं, जिससे पता चलता है कि मस्तिष्क की आकृति और वक्रता मस्तिष्क की गतिविधि को दृढ़ता से प्रभावित करती है - शायद स्वयं न्यूरॉन्स की आबादी के बीच जटिल अंतर्संबंध से भी अधिक हद तक।

सीधे शब्दों में कहें तो, वैज्ञानिकों के नतीजे हमारे ज्ञान को चुनौती देते हैं कि मानव मस्तिष्क कैसे काम करता है।

पैंग कहते हैं, "हम यह नहीं कह रहे हैं कि आपके मस्तिष्क में कनेक्टिविटी महत्वपूर्ण नहीं है।" “हम जो कह रहे हैं वह यह है कि आपके मस्तिष्क के आकार का भी महत्वपूर्ण योगदान है। इसकी अत्यधिक संभावना है कि दोनों दुनियाओं में कुछ तालमेल है... तंत्रिका क्षेत्र सिद्धांत दुनिया और कनेक्टिविटी दुनिया में अनुसंधान के दोनों पक्षों की ओर से दशकों से काम चल रहा है, और मेरी राय में, दोनों ही महत्वपूर्ण हैं। यह अध्ययन बहुत सारी संभावनाओं को खोलता है - हम अध्ययन कर सकते हैं कि कैसे ज्यामितीय ईजेनमोड न्यूरोडेवलपमेंट के माध्यम से भिन्न होते हैं या नैदानिक ​​विकारों से बाधित होते हैं, उदाहरण के लिए। यह काफी रोमांचक है।”

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/mri-study-challenges-our-knowledge-of-how-the-human-brain-works/