What makes people smarter than different animals? New analysis offers an intriguing reply

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ज्ञान के क्षेत्र में मनुष्य बेजोड़ है। आखिरकार, किसी भी अन्य प्रजाति ने अन्य ग्रहों पर जांच नहीं भेजी, जीवन रक्षक टीके नहीं बनाए या कविता नहीं बनाई। इसे संभव बनाने के लिए मानव मस्तिष्क में जानकारी को कैसे संसाधित किया जाता है, यह एक ऐसा प्रश्न है जिसने अंतहीन आकर्षण खींचा है, फिर भी कोई निश्चित उत्तर नहीं है।

ब्रेन फंक्शन के बारे में हमारी समझ पिछले कुछ वर्षों में बदल गई है। लेकिन वर्तमान सैद्धांतिक मॉडल मस्तिष्क का वर्णन इस प्रकार करते हैं एक “वितरित सूचना-प्रसंस्करण प्रणाली”. इसका मतलब यह है कि इसमें अलग-अलग घटक होते हैं, जो मस्तिष्क की तारों के माध्यम से कसकर नेटवर्क होते हैं। एक दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए, क्षेत्र इनपुट और आउटपुट सिग्नल की एक प्रणाली के माध्यम से सूचनाओं का आदान-प्रदान करते हैं।

हालाँकि, यह अधिक जटिल तस्वीर का केवल एक छोटा सा हिस्सा है। एक अध्ययन में में प्रकाशित प्रकृति तंत्रिका विज्ञान, विभिन्न प्रजातियों और कई तंत्रिका विज्ञान विषयों के साक्ष्य का उपयोग करते हुए, हम दिखाते हैं कि मस्तिष्क में केवल एक प्रकार की सूचना प्रसंस्करण नहीं है। जानकारी को कैसे संसाधित किया जाता है, यह भी मनुष्यों और अन्य प्राइमेट्स के बीच भिन्न होता है, जो यह बता सकता है कि हमारी प्रजातियों की संज्ञानात्मक क्षमताएं इतनी बेहतर क्यों हैं।

हमने अवधारणाओं को उधार लिया है जिसे के रूप में जाना जाता है सूचना सिद्धांत का गणितीय ढांचा – डिजिटल जानकारी को मापने, संग्रहीत करने और संचार करने का अध्ययन जो कि इंटरनेट और आर्टिफिशियल इंटेलिजेंस जैसी तकनीक के लिए महत्वपूर्ण है – यह ट्रैक करने के लिए कि मस्तिष्क कैसे सूचनाओं को संसाधित करता है। हमने पाया कि विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्र वास्तव में एक दूसरे के साथ बातचीत करने के लिए विभिन्न रणनीतियों का उपयोग करते हैं।

कुछ मस्तिष्क क्षेत्र इनपुट और आउटपुट का उपयोग करके बहुत ही रूढ़िवादी तरीके से दूसरों के साथ सूचनाओं का आदान-प्रदान करते हैं। यह सुनिश्चित करता है कि सिग्नल एक प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य और भरोसेमंद तरीके से मिलते हैं। यह उन क्षेत्रों के मामले में है जो संवेदी और मोटर कार्यों (जैसे ध्वनि, दृश्य और आंदोलन की जानकारी को संसाधित करना) के लिए विशिष्ट हैं।

उदाहरण के लिए, आंखें लें, जो प्रसंस्करण के लिए मस्तिष्क के पीछे संकेत भेजती हैं। भेजी जाने वाली अधिकांश जानकारी डुप्लिकेट है, प्रत्येक आंख द्वारा प्रदान की जा रही है। इस जानकारी का आधा, दूसरे शब्दों में, आवश्यक नहीं है। इसलिए हम इस प्रकार के इनपुट-आउटपुट सूचना प्रसंस्करण को “अनावश्यक” कहते हैं।

लेकिन अतिरेक मजबूती और विश्वसनीयता प्रदान करता है – यह वही है जो हमें अभी भी केवल एक आंख से देखने में सक्षम बनाता है। जीवित रहने के लिए यह क्षमता आवश्यक है। वास्तव में, यह इतना महत्वपूर्ण है कि मस्तिष्क के इन क्षेत्रों के बीच संबंध मस्तिष्क में शारीरिक रूप से कठोर होते हैं, एक टेलीफोन लैंडलाइन की तरह।

हालांकि, आंखों द्वारा प्रदान की गई सभी जानकारी बेमानी नहीं है। दोनों आंखों से जानकारी का मेल अंततः मस्तिष्क को वस्तुओं के बीच गहराई और दूरी को संसाधित करने में सक्षम बनाता है। यह सिनेमा में कई प्रकार के 3डी चश्मे का आधार है।

यह सूचना को संसाधित करने के मौलिक रूप से भिन्न तरीके का एक उदाहरण है, जो इसके भागों के योग से अधिक है। हम इस प्रकार की सूचना प्रसंस्करण को कहते हैं – जब विभिन्न मस्तिष्क नेटवर्क से जटिल संकेतों को एकीकृत किया जाता है – “सहक्रियात्मक”।

मस्तिष्क क्षेत्रों में सिनर्जिस्टिक प्रसंस्करण सबसे अधिक प्रचलित है जो अधिक जटिल संज्ञानात्मक कार्यों की एक विस्तृत श्रृंखला का समर्थन करता है, जैसे कि ध्यान, सीखना, कार्यशील स्मृति, सामाजिक और संख्यात्मक अनुभूति। यह इस अर्थ में कठोर नहीं है कि यह हमारे अनुभवों के जवाब में बदल सकता है, विभिन्न नेटवर्क को अलग-अलग तरीकों से जोड़ता है। यह जानकारी के संयोजन की सुविधा प्रदान करता है।


मानव मस्तिष्क का एक क्षेत्र जितना अधिक विकास के दौरान चिम्पांजी में अपने समकक्ष के सापेक्ष आकार में विस्तारित हुआ था, उतना ही यह क्षेत्र तालमेल पर निर्भर था। फ़ोटो क्रेडिट: पिक्साबे CC0

ऐसे क्षेत्र जहां बहुत अधिक तालमेल होता है – ज्यादातर प्रांतस्था के सामने और मध्य में (मस्तिष्क की बाहरी परत) – पूरे मस्तिष्क से सूचना के विभिन्न स्रोतों को एकीकृत करता है। इसलिए वे उन क्षेत्रों की तुलना में मस्तिष्क के बाकी हिस्सों से अधिक व्यापक और कुशलता से जुड़े हुए हैं जो प्राथमिक संवेदी और आंदोलन से संबंधित जानकारी से संबंधित हैं।

सूचना के एकीकरण का समर्थन करने वाले उच्च-तालमेल क्षेत्रों में भी आमतौर पर बहुत सारे सिनेप्स होते हैं, सूक्ष्म कनेक्शन जो तंत्रिका कोशिकाओं को संचार करने में सक्षम बनाते हैं।

तालमेल और विकास

हम जानना चाहते थे कि मस्तिष्क में जटिल नेटवर्क के माध्यम से जानकारी जमा करने और बनाने की यह क्षमता मनुष्यों और अन्य प्राइमेट्स के बीच भिन्न है, जो विकासवादी दृष्टि से हमारे करीबी रिश्तेदार हैं।

यह पता लगाने के लिए, हमने विभिन्न प्रजातियों के मस्तिष्क इमेजिंग डेटा और आनुवंशिक विश्लेषणों को देखा। हमने पाया कि मकाक बंदरों के दिमाग की तुलना में मानव मस्तिष्क में कुल सूचना प्रवाह के उच्च अनुपात के लिए सहक्रियात्मक बातचीत होती है। इसके विपरीत, दोनों प्रजातियों के दिमाग इस मामले में बराबर हैं कि वे अनावश्यक जानकारी पर कितना भरोसा करते हैं।

हालांकि, हमने विशेष रूप से प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स को भी देखा, जो मस्तिष्क के सामने का एक क्षेत्र है जो अधिक उन्नत संज्ञानात्मक कार्यप्रणाली का समर्थन करता है। मैकाक में, इस क्षेत्र में अनावश्यक सूचना प्रसंस्करण अधिक प्रचलित है, जबकि मनुष्यों में यह एक तालमेल-भारी क्षेत्र है।

प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स में भी होता है विकास के साथ महत्वपूर्ण विस्तार हुआ. जब हमने चिंपैंजी के दिमाग के डेटा की जांच की, तो हमने पाया कि मानव मस्तिष्क का एक क्षेत्र चिंपांजी में अपने समकक्ष के सापेक्ष आकार में विकास के दौरान जितना अधिक विस्तारित हुआ था, उतना ही यह क्षेत्र तालमेल पर निर्भर था।

हमने भी देखा आनुवंशिक विश्लेषण मानव दाताओं से। इससे पता चला कि सहक्रियात्मक सूचनाओं के प्रसंस्करण से जुड़े मस्तिष्क क्षेत्रों में ऐसे जीन व्यक्त करने की अधिक संभावना है जो विशिष्ट रूप से मानव हैं और मस्तिष्क के विकास और कार्य से संबंधित हैं, जैसे कि बुद्धि।

इसने हमें इस निष्कर्ष पर पहुँचाया कि विकास के परिणामस्वरूप प्राप्त अतिरिक्त मानव मस्तिष्क ऊतक, मुख्य रूप से तालमेल के लिए समर्पित हो सकते हैं। बदले में, यह अनुमान लगाना आकर्षक है कि अधिक तालमेल के फायदे, कुछ हद तक, हमारी प्रजातियों की अतिरिक्त संज्ञानात्मक क्षमताओं की व्याख्या कर सकते हैं। सिनर्जी मानव मस्तिष्क के विकास की पहेली में एक महत्वपूर्ण अंश जोड़ सकती है, जो पहले गायब थी।

अंततः, हमारे काम से पता चलता है कि मानव मस्तिष्क विश्वसनीयता और सूचना के एकीकरण के बीच व्यापार-बंद को कैसे नेविगेट करता है – हमें दोनों की आवश्यकता है। महत्वपूर्ण रूप से, हमने जो ढांचा विकसित किया है, वह सामान्य ज्ञान से लेकर विकारों तक, न्यूरोसाइंटिफिक प्रश्नों की एक विस्तृत श्रृंखला में महत्वपूर्ण नई अंतर्दृष्टि का वादा करता है।

इमैनुएल ए स्टामाटाकिसो कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में लीड, कॉग्निशन एंड कॉन्शियसनेस इमेजिंग ग्रुप, एनेस्थीसिया डिवीजन है। एंड्रिया लुप्पी कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में तंत्रिका विज्ञान में पीएचडी उम्मीदवार हैं। डेविड मेनन कैम्ब्रिज विश्वविद्यालय में एनेस्थीसिया विभाग के प्रोफेसर और प्रमुख हैं।

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