یادیں ناقص ہیں۔ میں پچھلے تین ہفتوں سے بحر اوقیانوس کینیڈا کا دورہ کر رہا ہوں، اور پہلے سے ہی میرے سفر کی یادیں—تاریخوں، مقامات، کھانے پینے کی اشیاء، مہم جوئی— گوگل میپس یا جریدے کے اندراجات پر موجود پنوں سے میل نہیں کھاتی ہیں۔ میرا دماغ نئے تجربات سیکھ رہا تھا اور یادوں کو انکوڈنگ کر رہا تھا — بس اتنا مضبوط نہیں تھا کہ ایک ہفتہ بھی چل سکے۔
یادداشت کی برقراری عمر کے ساتھ بدتر ہوتی جاتی ہے۔ دماغی چوٹوں والے لوگوں کے لیے، جیسے کہ فالج یا دماغ کو جسمانی صدمے سے، یہ خرابی بالکل کمزور ہو سکتی ہے۔ کیا ہوگا اگر دماغ کی یادوں کو برقرار رکھنے کی صلاحیت کو مصنوعی طور پر بڑھانے کا کوئی طریقہ ہو؟
خیال ایک کی طرح لگتا ہے کالا آئینہ پرکرن. لیکن اس مہینے، ایک نئی تحقیق in انسانی نرسوں میں فرنٹیئرز کچھ پہلے ثبوت فراہم کیے کہ انسانوں میں "میموری مصنوعی" ممکن ہے۔ مصنوعی ایک آلہ نہیں ہے؛ بلکہ، یہ ہپپوکیمپس کے اندر لگائے گئے الیکٹروڈز کا ایک سلسلہ ہے — دماغ کے اندر گہرائی میں دفن ایک ڈھانچہ جو ایپیسوڈک یادوں کے لیے اہم ہے — جو ہمارے روزمرہ کے تجربات کو کب، کہاں، اور کیا انکوڈ کرتا ہے۔
سیٹ اپ میموری کے بالکل غیر رومانوی نظارے پر انحصار کرتا ہے۔ امیر کی لہروں کے بجائے، تفصیلی، جذباتی یادیں جو ہمارے دماغوں کو سیلاب میں ڈال دیتا ہے، اس کا خیال ہے کہ یادیں صرف برقی سگنل ہیں جو ہپپوکیمپس کے اندر ایک اچھی طرح سے منظم نیورل ہائی وے سے پیدا ہوتی ہیں۔ اگر ہم ان سگنلز کو پکڑ سکتے ہیں جب کوئی شخص سیکھ رہا ہوتا ہے، تو نظریہ میں ہم ریکارڈنگز کو دماغ میں واپس چلا سکتے ہیں — الیکٹریکل زپ کی شکل میں — اور ممکنہ طور پر اس مخصوص میموری کو بڑھا سکتے ہیں۔
ٹیم نے انجینئرنگ میموری پروسٹیٹکس کے اپنے پچھلے کام پر بنایا۔ مرگی کے شکار لوگوں میں، انہوں نے ظاہر کیا کہ ایک مخصوص کام میں ایک قسم کی میموری کو انکوڈ کرنے والے عصبی سگنلز کو دوبارہ متعارف کروانے سے، زپ نے یاد کو 50 فیصد سے زیادہ بڑھایا۔
مطالعہ میں ایک چھوٹا سا گروہ شامل تھا۔ لیکن حیرت انگیز طور پر، وہ لوگ جو ماضی میں یادداشت کی کمی کا شکار تھے، انہوں نے بہترین بہتری دکھائی۔
واضح ہونے کے لیے، ٹیم نے میموری کے لیے ویڈیو کیمرہ تیار نہیں کیا۔ یہ نظام جزوی طور پر ہپپوکیمپس کے میموری انکوڈنگ اور یاد کرنے کے معمول کے عمل کی نقل کرتا ہے، جو کہ بدنام زمانہ ساپیکش اور کسی حد تک ناقابل اعتبار ہو سکتا ہے۔ ہو سکتا ہے کہ اسی طرح کی یادداشت کا مصنوعی ٹکڑا حقیقی دنیا میں اچھی طرح سے کام نہ کرے، جہاں ہم مسلسل نئے تجربات کے ساتھ بمباری کر رہے ہیں اور یادیں.
اس نے کہا، یہ مطالعہ ڈیمنشیا، الزائمر، یا یاداشت میں کمی کی دیگر وجوہات میں مبتلا لوگوں کی مدد کرنے کا ایک طریقہ دکھاتا ہے جو ان کی زندگی کے ٹکڑوں کو برقرار رکھتے ہیں جو دوسری صورت میں ضائع ہو سکتے ہیں۔
"یہ مستقبل کی ایک جھلک ہے کہ ہم یادداشت کو بحال کرنے کے لیے کیا کر سکتے ہیں،" نے کہا برمنگھم یونیورسٹی میں ڈاکٹر کم شاپیرو، جو اس تحقیق میں شامل نہیں تھے، کو ایم ائی ٹی ٹیکنالوجی کا جائزہ لیں.
یہ کیسے کام کرتا ہے؟
یہ سب ہپپوکیمپس کے ارد گرد اور اس کے اندر موجود برقی دالوں پر آتا ہے۔
آئیے زوم ان کریں۔ ہپپوکیمپس، ایک سمندری گھوڑے کی شکل کا ڈھانچہ، اکثر یادوں کے لیے یک سنگی مرکز کے طور پر بیان کیا جاتا ہے۔ لیکن - پنیر کے یکساں بلاک کے بجائے کھانے کی مشابہت داخل کریں، یہ ایک کثیر پرتوں والی پنیر ڈپ کی طرح ہے، جس میں مختلف تہوں میں برقی دالیں بہتی ہیں کیونکہ یہ یادوں کو انکوڈ کرتی، برقرار رکھتی اور یاد کرتی ہے۔
میموری مصنوعی بنانے کے لیے، ٹیم نے دو مخصوص خطوں پر توجہ مرکوز کی: CA1 اور CA3، جو ایک انتہائی باہم مربوط نیورل سرکٹ بناتے ہیں۔ چوہا، پریمیٹ اور انسانوں میں کئی دہائیوں کے کام نے یادوں کو انکوڈنگ کرنے کے لیے اس عصبی شاہراہ کی طرف اشارہ کیا ہے۔
ٹیم کے ارکان، ڈاکٹرز کی قیادت میں. یونیورسٹی آف سدرن کیلیفورنیا کے ڈونگ سونگ اور ویک فاریسٹ اسکول آف میڈیسن کے رابرٹ ہیمپسن، یادداشت کے مصنوعی ادویات کے لیے کوئی اجنبی نہیں ہیں۔ "میموری بائیو انجینیئر" ڈاکٹر تھیوڈور برجر کے ساتھ — جنہوں نے تین دہائیوں سے زیادہ عرصے سے یادداشت کی بہتری کے لیے CA3-CA1 سرکٹ کو ہائی جیک کرنے پر کام کیا — خوابوں کی ٹیم کو 2015 میں انسانوں میں پہلی کامیابی ملی تھی۔
مرکزی خیال آسان ہے: ہپپوکیمپس کے سگنلز کو ڈیجیٹل تبدیلی کے ساتھ نقل کریں۔ یہ کوئی آسان کام نہیں ہے۔ کمپیوٹر سرکٹس کے برعکس، نیورل سرکٹس غیر لکیری ہوتے ہیں۔ اس کا مطلب یہ ہے کہ سگنلز اکثر انتہائی شور والے ہوتے ہیں اور وقت کے ساتھ اوورلیپ ہوتے ہیں، جو اعصابی سگنل کو تقویت دیتے ہیں یا روکتے ہیں۔ جیسا کہ برجر نے اس وقت کہا تھا: "یہ ایک افراتفری والا بلیک باکس ہے۔"
میموری کوڈ کو کریک کرنے کے لیے، ٹیم نے دو الگورتھم بنائے۔ پہلا، جسے میموری ڈیکوڈنگ ماڈل (MDM) کہا جاتا ہے، ایک سے زیادہ لوگوں کے برقی پیٹرن کی اوسط لیتا ہے کیونکہ وہ یادیں بناتے ہیں۔ دوسرا، جسے ملٹی ان پٹ، ملٹی آؤٹ پٹ (MIMO) کہا جاتا ہے، قدرے زیادہ نفیس ہے، کیونکہ یہ ان پٹ اور آؤٹ پٹ برقی پیٹرن دونوں کو شامل کرتا ہے—یعنی CA3-CA1 سرکٹ — اور جگہ اور وقت دونوں میں ان سگنلز کی نقل کرتا ہے۔ نظریہ میں، MDM اور MIMO پر مبنی دونوں برقی سگنلز کو ہپپوکیمپس میں واپس پلٹنے سے اسے فروغ ملنا چاہیے۔
تجربات کی ایک سیریز میں، چوہوں میں سب سے پہلے اور بندروںپھر میں صحت مند انسان، ٹیم نے پایا کہ جب اعصابی سرکٹس میں عارضی طور پر خلل پڑتا ہے تو ان کی یادداشت کے مصنوعی ادویات یاداشت کو بہتر بنا سکتے ہیں، جیسے کہ ادویات کے ساتھ۔ لیکن زخمی سرکٹس کو نظرانداز کرنا کافی نہیں ہے - وہ جو چاہتے تھے وہ ایک حقیقی میموری مصنوعی تھی جو کی جگہ اگر ہپپوکیمپس کو نقصان پہنچا ہے۔
ایک پوری نئی دنیا
نئی تحقیق نے نیورو سائنس کے ایک قیمتی وسائل سے فائدہ اٹھایا: مرگی کے مریض جن کے دماغ کے میموری سے متعلقہ علاقوں میں الیکٹروڈ لگائے گئے ہیں۔ ایمپلانٹس، دماغ کے اندر گہرائی میں، نیورو سرجن کو لوگوں کے دوروں کے ماخذ کا پتہ لگانے میں مدد کرتے ہیں۔ منتخب کردہ 25 شرکاء میں سے، کچھ میں مرگی کے علاوہ دیگر علامات ظاہر نہیں ہوئیں، جب کہ دوسروں کو ہلکی سے اعتدال پسند دماغی چوٹیں تھیں۔
یہ رہا امتحان۔ شرکاء کو ایک اسکرین پر ایک تصویر دکھائی گئی، پھر تاخیر کے بعد، انہیں سات مختلف متبادلات کے ساتھ وہی تصویر دکھائی گئی۔ ان کا مقصد مانوس تصویر کو چننا تھا۔ ہر شریک نے 100-150 ٹرائلز کے ذریعے تیزی سے سائیکل چلائی، جس کے دوران ان کی ہپپوکیمپل سرگرمی ریکارڈ کی گئی تاکہ ان کی مختصر مدت کی یادداشت کو حاصل کیا جا سکے۔
کم از کم 15 منٹ کے بعد، شرکاء کو 3 تصاویر دکھائی گئیں اور ہر ایک کی واقفیت کی درجہ بندی کرنے کو کہا گیا۔ یہ ایک مشکل کام ہے: ایک ٹرائل سے نمونہ کی تصویر تھی، دوسرا متبادل جو مانوس معلوم ہوتا تھا، اور جو پہلے کبھی نہیں دیکھا گیا تھا۔ اس کا مقصد ان کی طویل مدتی یادداشت پر قبضہ کرنا تھا۔
آگے فلیش۔ الیکٹروڈز کو ہٹانے کے درمیان ایک دن، شرکاء نے پہلے کی طرح میموری ٹیسٹ کا ایک اور دور کروایا۔ کچھ لوگوں نے اپنے اعصابی سگنلز کی بنیاد پر برقی محرک حاصل کیا، جس پر MDM یا MIMO الگورتھم کے ذریعے عمل کیا جاتا ہے۔ دوسروں کو بے ترتیب دالوں کے ساتھ زپ کیا گیا تھا۔ آخری گروپ کو کوئی محرک نہیں ملا۔
مجموعی طور پر، مرگی کے شکار لوگوں کے دماغ کو متحرک کرنے سے میموری کی کارکردگی میں تقریباً 15 فیصد اضافہ ہوتا ہے۔ ایم ڈی ایم کے ساتھ نبض والے - جو اوسط برقی سگنل استعمال کرتے ہیں - میں معمولی طور پر 13.8 فیصد اضافہ ہوا۔ اس کے برعکس، MIMO ماڈل، جو ہر ہپپوکیمپی کے اعصابی اشاروں کی نقل کرتا ہے، نے ان کی کارکردگی کو 36 فیصد بہتر بنایا۔
"بیس لائن میموری فنکشن سے قطع نظر (خراب بمقابلہ نارمل)، MIMO ماڈل MDM ماڈل کے مقابلے میں کم از کم دوگنا سہولت پیدا کرتا ہے،" ٹیم نے کہا۔
آگے لمبی سڑک
امید افزا ہونے کے باوجود، مطالعہ ہپپوکیمپل مصنوعی کی طرف صرف اگلا چھوٹا قدم ہے۔ چونکہ دوسرے ٹیسٹ کے بعد شرکاء نے اپنے الیکٹروڈز کو ہٹا دیا تھا، ہم نہیں جانتے کہ اثرات کتنے عرصے تک رہے، یا اگر مسلسل محرک ضروری ہے۔
اگرچہ میموری کا مصنوعی ٹکڑا الزائمر والے لوگوں کو فائدہ پہنچا سکتا ہے، لیکن بہت سی مزید تفصیلات کو استری کرنے کی ضرورت ہے۔ یہاں الیکٹروڈ سیٹ اپ نسبتاً خام ہے — کیا مائیکرو رے یا غیر حملہ آور آلہ ممکن ہو گا؟ اگر ایسا ہے تو، کیا ڈیوائس کو 24/7 آن کرنا چاہیے؟ بہر حال، ہمیں اپنی تمام یادیں یاد نہیں ہیں- ایک طرح کا Synaptic "purging" ہے جو نیند کے دوران ہوتا ہے۔
ابھی کے لیے، ٹیکنالوجی طبی استعمال کے لیے تیار ہونے سے بہت دور ہے۔ لیکن یہ اس کی ایک جھلک ہے جو ہو سکتا ہے۔ بہت کم از کم مطالعہ سے پتہ چلتا ہے کہ، دماغ کے کنٹرول کی طرح مصنوعی اعضاء، میموری چپ ان لوگوں کے لئے ناممکن نہیں ہے جنہیں اس کی سب سے زیادہ ضرورت ہے۔
