एक सदी पुराने प्रतिमान को उलट दिया गया है – मस्तिष्क का आकार तंत्रिका कनेक्टिविटी से अधिक मायने रखता है

शोधकर्ताओं ने पता लगाया है कि किसी व्यक्ति के मस्तिष्क का आकार सोच, भावना और व्यवहार को बहुत प्रभावित करता है, जिससे जटिल तंत्रिका संचार पर प्रचलित फोकस खत्म हो जाता है। एमआरआई स्कैन और ऑटोकोडिंग के सिद्धांत का उपयोग करते हुए, उन्होंने पाया कि मस्तिष्क का कार्य उसके ज्यामितीय गुणों से घनिष्ठ रूप से जुड़ा हुआ है, ठीक उसी तरह जैसे एक संगीत वाद्ययंत्र का आकार उसकी ध्वनि को निर्धारित करता है, जो मस्तिष्क के कार्य और बीमारी की जांच के लिए नए रास्ते प्रदान करता है।

विभिन्न क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया के बजाय हमारे मस्तिष्क का आकार हमारे विचारों, भावनाओं और कार्यों को प्रभावित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

सौ से अधिक वर्षों से, वैज्ञानिकों का मानना ​​​​है कि हमारे विचार, भावनाएं और सपने खरबों सेलुलर कनेक्शन के विशाल नेटवर्क में विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों के संपर्क के तरीके से आकार लेते हैं।

हालाँकि, मोनाश यूनिवर्सिटी के टर्नर इंस्टीट्यूट ऑफ ब्रेन एंड मेंटल हेल्थ की टीम के नेतृत्व में एक हालिया अध्ययन में मानव मस्तिष्क गतिविधि के 10,000 से अधिक अलग-अलग मानचित्रों की जांच की गई और पता चला कि किसी व्यक्ति के मस्तिष्क का सामान्य आकार जटिल तंत्रिका कनेक्टिविटी की तुलना में संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं, भावनाओं और व्यवहार पर अधिक प्रभाव डालता है।

अध्ययन, जो हाल ही में प्रतिष्ठित जर्नल में प्रकाशित हुआ था, प्रकृति वह सदियों पुराने प्रतिमान को उलटने के लिए भौतिकी, तंत्रिका विज्ञान और मनोविज्ञान के दृष्टिकोणों को एक साथ लाता है जो जटिल मस्तिष्क कनेक्टिविटी के महत्व पर जोर देता है, और इसके बजाय मस्तिष्क के आकार और गतिविधि के बीच पहले से कम सराहना किए गए संबंधों की पहचान करता है।

टर्नर इंस्टीट्यूट और मोनाश यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ साइकोलॉजिकल साइंसेज के प्रमुख लेखक और शोध साथी डॉ. जेम्स बैंग ने कहा कि निष्कर्ष महत्वपूर्ण थे क्योंकि उन्होंने मस्तिष्क के काम करने, विकसित होने और उम्र बढ़ने के तरीके का अध्ययन करने के तरीके को बहुत सरल बना दिया है।

एलेक्स फोर्नेटो (बाएं) और जेम्स पैंग ने मस्तिष्क के महत्वपूर्ण आकार को निर्धारित करने के लिए 10,000 से अधिक एमआरआई छवियों का अध्ययन किया। श्रेय: मोनाश विश्वविद्यालय

डॉ. पैंग ने कहा, “यह काम मस्तिष्क के आकार के मॉडल को देखकर मनोभ्रंश और स्ट्रोक जैसी बीमारियों के प्रभावों को समझने के अवसर खोलता है, जिनके साथ काम करना मस्तिष्क में कनेक्शन के पूरे सेट के मॉडल की तुलना में बहुत आसान है।”

“हमने लंबे समय से सोचा है कि कुछ विचार या संवेदनाएं मस्तिष्क के विशिष्ट हिस्सों में गतिविधि को ट्रिगर करती हैं, लेकिन इस अध्ययन से पता चलता है कि गतिविधि के संगठित पैटर्न लगभग पूरे मस्तिष्क में उत्तेजित होते हैं, ठीक उसी तरह जैसे वायलिन स्ट्रिंग की पूरी लंबाई के साथ होने वाले कंपन से एक संगीत स्वर उत्पन्न होता है, न कि केवल एक अलग हिस्से में,” उन्होंने कहा।

शोध दल ने ईजेनमोड्स का अध्ययन करने के लिए चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (एमआरआई) का उपयोग किया, जो एक प्रणाली में कंपन या उत्तेजना के प्राकृतिक पैटर्न हैं, जिसमें सिस्टम के विभिन्न हिस्से एक ही आवृत्ति पर उत्तेजित होते हैं। ऑटोमॉड्यूल का उपयोग आमतौर पर भौतिकी और इंजीनियरिंग जैसे क्षेत्रों में भौतिक प्रणालियों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है, और हाल ही में मस्तिष्क का अध्ययन करने के लिए इसे अनुकूलित किया गया है।

यह कार्य मस्तिष्क के लिए कुशलतापूर्वक ईजेनमोड का निर्माण करने का सर्वोत्तम तरीका विकसित करने पर केंद्रित था।

ब्रेनकी और सिडनी विश्वविद्यालय के सह-प्रमुख लेखक डॉ. केविन एक्विनो ने कहा: “जिस तरह वायलिन तारों की गुंजयमान आवृत्तियों को उनकी लंबाई, घनत्व और तनाव से निर्धारित किया जाता है, मस्तिष्क के ईजेनमोड उनके संरचनात्मक गुणों – भौतिक, ज्यामितीय और शारीरिक – द्वारा निर्धारित किए जाते हैं, लेकिन सबसे महत्वपूर्ण विशिष्ट गुण एक रहस्य बने हुए हैं।”

टर्नर इंस्टीट्यूट और एआरसी स्कूल ऑफ साइकोलॉजिकल साइंस के फेलो प्रोफेसर एलेक्स फोर्नेटो के नेतृत्व वाली टीम ने तुलना की कि मस्तिष्क-आकार मॉडल से प्राप्त व्यक्तिपरक प्रोफाइल मस्तिष्क-कनेक्टिविटी मॉडल से प्राप्त व्यक्तिपरक प्रोफाइल की तुलना में गतिविधि के विभिन्न पैटर्न को कैसे समझा सकते हैं।

प्रोफेसर फोर्नेटो ने कहा, “हमने पाया कि मस्तिष्क ज्यामिति द्वारा परिभाषित ईजेनमोड – उनकी आकृति और वक्रता – मस्तिष्क के कार्य पर सबसे मजबूत शारीरिक बाधा का प्रतिनिधित्व करते हैं, जैसे सिलेंडर का आकार उसके द्वारा उत्पन्न ध्वनियों को प्रभावित करता है।”

“गणितीय मॉडल का उपयोग करते हुए, हमने सैद्धांतिक भविष्यवाणियों की पुष्टि की कि ज्यामिति और फ़ंक्शन के बीच घनिष्ठ संबंध तरंग जैसी गतिविधि से प्रेरित होता है जो पूरे मस्तिष्क में फैलता है, जैसे तालाब का आकार गिरने वाले कंकड़ से बनने वाली तरंगों के तरंगों को प्रभावित करता है,” उन्होंने कहा।

“ये निष्कर्ष सीधे उसके आकार से मस्तिष्क के कार्य की भविष्यवाणी करने की संभावना को बढ़ाते हैं, जिससे यह पता लगाने के लिए नए रास्ते खुलते हैं कि मस्तिष्क व्यवहार में व्यक्तिगत अंतर और मनोरोग और तंत्रिका संबंधी रोगों के जोखिम में कैसे योगदान देता है।”

शोध दल ने पाया कि 10,000 से अधिक एमआरआई गतिविधि मानचित्रों में, जब विषयों ने मानव मस्तिष्क का पता लगाने के लिए न्यूरोसाइंटिस्टों द्वारा विकसित विभिन्न कार्य किए, तो गतिविधि में स्थानिक पैटर्न के साथ व्यक्तिपरक पैटर्न का वर्चस्व था, जिसमें बहुत लंबी तरंग दैर्ध्य थी, जो 40 मिलीमीटर से अधिक दूरी तक फैली हुई थी।

डॉ. पैंग ने कहा, “यह खोज पारंपरिक ज्ञान के विपरीत है, जिसमें विभिन्न कार्यों के दौरान गतिविधि अक्सर उच्च गतिविधि के फोकल और पृथक क्षेत्रों में होती है, और हमें बताती है कि मस्तिष्क मानचित्रण के पारंपरिक तरीके केवल हिमशैल का टिप दिखा सकते हैं जब यह समझने की बात आती है कि मस्तिष्क कैसे काम करता है।”

संदर्भ: “मानव मस्तिष्क के कार्यों पर इंजीनियरिंग सीमाएं” जेम्स सी. पैंग, केविन एम. एक्विनो, मैरियन ओल्डेनकेल, पीटर ए. रॉबिन्सन, बेन डी फुलचर, माइकल ब्रेकस्पीयर, एलेक्स फोर्नेटो द्वारा, 31 मई, 2023, यहां उपलब्ध है। प्रकृति.
डीओआई: 10.1038/एस41586-023-06098-1