मस्तिष्क कनेक्शन के बारे में उपन्यास विचार में, ब्रह्माण्ड संबंधी सोच तंत्रिका विज्ञान से मिलती है

एक पूर्व ब्रह्मांड विज्ञानी और एक कम्प्यूटेशनल न्यूरोसाइंटिस्ट के बीच सहयोग ने मस्तिष्क कोशिकाओं के बीच आवश्यक कनेक्शन की पहचान करने का एक नया तरीका तैयार किया।
तीर्थबीर बिस्वास का सैद्धांतिक उच्च-ऊर्जा भौतिक विज्ञानी के रूप में एक सफल करियर था, जब वे 2018 में एक विश्राम पर जेनेलिया आए।
बिस्वास को अभी भी ब्रह्मांड के बारे में समस्याओं से निपटने में मज़ा आता था, लेकिन इस क्षेत्र ने अपना कुछ उत्साह खो दिया था, कई प्रमुख सवालों के जवाब पहले ही दिए जा चुके थे।
फिट्जगेराल्ड लैब के सदस्य बिस्वास कहते हैं, ”आज का तंत्रिका विज्ञान सौ साल पहले की तरह है, जब भौतिकी के पास इतना डेटा था और उन्हें नहीं पता था कि क्या हो रहा है और यह रोमांचक था.”
“तंत्रिका विज्ञान में बहुत सारी जानकारी और बहुत सारे डेटा हैं, और वे कुछ विशिष्ट बड़े सर्किटों को समझते हैं, लेकिन अभी भी एक व्यापक सैद्धांतिक समझ नहीं है, और योगदान करने का एक अवसर है।”
तंत्रिका विज्ञान में सबसे बड़े अनुत्तरित प्रश्नों में से एक मस्तिष्क कोशिकाओं के बीच संबंधों के इर्द-गिर्द घूमता है।
मानव मस्तिष्क में मिल्की वे में जितने तारे हैं, उससे सैकड़ों गुना अधिक कनेक्शन हैं, लेकिन मस्तिष्क की कौन सी कोशिकाएं जुड़ी हुई हैं और क्यों एक रहस्य बना हुआ है।
यह मानसिक स्वास्थ्य के मुद्दों का सटीक इलाज करने और अधिक सटीक कृत्रिम बुद्धि विकसित करने की वैज्ञानिकों की क्षमता को सीमित करता है।
इन कनेक्शनों को बेहतर ढंग से समझने के लिए गणितीय सिद्धांत विकसित करने की चुनौती जेनेलिया समूह के नेता जेम्स फिट्जगेराल्ड ने पहली बार तीर्थबीर बिस्वास के प्रयोगशाला में आने पर एक समस्या पेश की थी।
जब फिजराल्ड़ कुछ दिनों के लिए शहर से बाहर थे, बिस्वास कलम और कागज के साथ बैठे और समस्या के बारे में सोचने के लिए उच्च-आयामी ज्यामिति में अपनी पृष्ठभूमि का इस्तेमाल किया – न्यूरोसाइंटिस्ट की तुलना में एक अलग दृष्टिकोण, जो आमतौर पर कैलकुलस और बीजगणित पर भरोसा करते हैं। गणितीय समस्याओं का समाधान।
कुछ ही दिनों में, बिस्वास ने समाधान के बारे में एक बड़ी अंतर्दृष्टि प्राप्त की और वापस आते ही फिट्जगेराल्ड से संपर्क किया।
“ऐसा लग रहा था कि यह एक बहुत ही कठिन समस्या थी, इसलिए यदि मैं कहता हूँ, ‘मैंने समस्या का समाधान कर लिया है,’ तो वह शायद सोचेंगे कि मैं पागल हूँ,” बिस्वास याद करते हैं।
“लेकिन मैंने इसे वैसे भी कहने का फैसला किया।”
फिट्जगेराल्ड को शुरू में संदेह हुआ, लेकिन एक बार जब बिस्वास ने अपना काम पूरा कर लिया, तो दोनों को एहसास हुआ कि वह कुछ महत्वपूर्ण करने जा रहा है।
“उनके पास एक अंतर्दृष्टि थी जो वास्तव में मौलिक है कि ये नेटवर्क कैसे काम करते हैं जो लोगों के पास पहले नहीं थे,” फिट्जगेराल्ड कहते हैं।
“यह अंतर्दृष्टि क्रॉस-डिसिप्लिनरी थिंकिंग द्वारा सक्षम की गई थी।
यह अंतर्दृष्टि प्रतिभा की एक चमक थी जो उनके सोचने के तरीके के कारण थी, और इसने इस नई समस्या का अनुवाद किया, जिस पर उन्होंने पहले कभी काम नहीं किया।”
बिस्वास के विचार ने टीम को मस्तिष्क कोशिकाओं के बीच आवश्यक कनेक्शन की पहचान करने के लिए एक नया तरीका विकसित करने में मदद की, जिसे 29 जून को फिजिकल रिव्यू रिसर्च में प्रकाशित किया गया था।
तंत्रिका नेटवर्क का विश्लेषण करके – गणितीय मॉडल जो मस्तिष्क की कोशिकाओं और उनके कनेक्शन की नकल करते हैं – वे यह पता लगाने में सक्षम थे कि मस्तिष्क में कुछ कनेक्शन दूसरों की तुलना में अधिक आवश्यक हो सकते हैं।
विशेष रूप से, उन्होंने देखा कि कैसे ये नेटवर्क इनपुट को आउटपुट में बदलते हैं।
उदाहरण के लिए, एक इनपुट आंख द्वारा पता लगाया गया संकेत हो सकता है और आउटपुट परिणामी मस्तिष्क गतिविधि हो सकता है।
उन्होंने देखा कि किस कनेक्शन पैटर्न के परिणामस्वरूप समान इनपुट-आउटपुट परिवर्तन हुआ।
जैसा कि अपेक्षित था, प्रत्येक इनपुट-आउटपुट संयोजन के लिए अनंत संभावित कनेक्शन थे।
लेकिन उन्होंने यह भी पाया कि प्रत्येक मॉडल में कुछ कनेक्शन दिखाई देते हैं, जिससे टीम ने सुझाव दिया कि ये आवश्यक कनेक्शन वास्तविक दिमाग में मौजूद हो सकते हैं।
दूसरों की तुलना में कौन से कनेक्शन अधिक आवश्यक हैं, इसकी बेहतर समझ से मस्तिष्क में वास्तविक तंत्रिका नेटवर्क कैसे गणना करते हैं, इस बारे में अधिक जागरूकता पैदा हो सकती है।
अगला कदम प्रायोगिक न्यूरोसाइंटिस्टों के लिए इस नए गणितीय सिद्धांत का परीक्षण करने के लिए है, यह देखने के लिए कि क्या इसका उपयोग मस्तिष्क में क्या हो रहा है, इसके बारे में भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है।
इस सिद्धांत का सीधा अनुप्रयोग जेनेलिया के मक्खी के मस्तिष्क के संयोजन को मैप करने और लार्वा जेब्राफिश में मस्तिष्क की गतिविधि को रिकॉर्ड करने के प्रयासों के लिए है।
इन छोटे जानवरों में अंतर्निहित सैद्धांतिक सिद्धांतों का पता लगाना मानव मस्तिष्क में कनेक्शन को समझने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, जहां इस तरह की गतिविधि को रिकॉर्ड करना अभी तक संभव नहीं है।
“हम जो करने की कोशिश कर रहे हैं, उसे समझने के कुछ सैद्धांतिक तरीकों को सामने रखा गया है कि वास्तव में क्या मायने रखता है और उन सिद्धांतों का परीक्षण करने के लिए इन सरल दिमागों का उपयोग करें,” फिट्जगेराल्ड कहते हैं।
“जैसा कि वे सरल दिमाग में सत्यापित होते हैं, सामान्य सिद्धांत का उपयोग यह सोचने के लिए किया जा सकता है कि मस्तिष्क की गणना बड़े दिमाग में कैसे काम करती है।”