ध्यान बढ़ाने के लिए, हमारा मस्तिष्क एकाग्रता में वृद्धि नहीं करता है, लेकिन सूचना फिल्टर का उपयोग करता है

एक तंत्रिका नेटवर्क जो इंद्रियों से विचलित करने वाली जानकारी को दबा देता है, ध्यान और अन्य संज्ञानात्मक प्रक्रियाओं के काम को उजागर करने की कुंजी रखता है।

हम केवल हमारे पास आने वाले इंद्रिय अंगों से जानकारी के एक छोटे से अंश पर ध्यान देते हैं। नए शोध परिणाम यह समझने में मदद करते हैं कि समय में प्रत्येक क्षण मस्तिष्क कैसे कम से कम दिलचस्प संवेदनाओं को छानता है।

हम शोरगुल वाले कमरे में बातचीत सुन सकते हैं, अन्य आवाज़ों में या तो शांत हो जाते हैं या ज़ोर से, या एयर कंडीशनर की नमी के बीच। हम कूड़े के समुद्र, या एक रैकून, कार में भागते हुए चाबियों का एक गुच्छा देख सकते हैं। कभी-कभी, हमारी इंद्रियों को भरने वाली जानकारी की एक बड़ी मात्रा के साथ, हम इस बात पर ध्यान केंद्रित कर सकते हैं कि हमारे लिए क्या महत्वपूर्ण है और तदनुसार कार्य करें।

ध्यान स्विचिंग प्रक्रियाएं मस्तिष्क को वांछित उत्तेजना से जुड़े "स्पॉटलाइट" को चालू करने और बाकी सभी चीजों को फ़िल्टर करने में मदद करती हैं। न्यूरोसाइंटिस्ट तंत्रिका नेटवर्क की पहचान करना चाहते हैं जो इस स्पॉटलाइट को मार्गदर्शन और फ़ीड करते हैं। दशकों से, उनके शोध को कोर्टेक्स के साथ जोड़ा गया है, मस्तिष्क की सतह पर एक लहराती संरचना, आमतौर पर बुद्धि और दिमाग के काम से जुड़ी होती है। यह स्पष्ट हो गया कि कॉर्टेक्स की गतिविधि सिग्नल प्रोसेसिंग को बढ़ाती है, जो उन चीजों पर ध्यान केंद्रित करती है जो हमें रुचि रखते हैं।

हालांकि, आज कुछ शोधकर्ता एक अलग दृष्टिकोण का उपयोग करने की कोशिश कर रहे हैं, यह अध्ययन करते हुए कि मस्तिष्क जानकारी को कैसे दबाता है, न कि यह कैसे इसका अनुपालन करता है। इससे भी महत्वपूर्ण बात, उन्होंने पाया कि इस प्रक्रिया में मस्तिष्क के अधिक प्राचीन और गहरे हिस्से शामिल थे - जिन क्षेत्रों को शायद ही कभी ध्यान से संबंधित माना जाता है।

इस वजह से, वैज्ञानिकों ने अनजाने में धीरे-धीरे एक बेहतर समझ की ओर बढ़ना शुरू कर दिया, जो शरीर और मन को गहराई से और अंतःक्रियात्मक रूप से महसूस करता है - संवेदनाओं, शारीरिक आंदोलनों और उच्च-स्तरीय चेतना की स्वचालित धारणा के माध्यम से।

तंत्रिका नेटवर्क के लिए शिकार

ध्यान चेतना और मस्तिष्क के अन्य जटिल कार्यों से इतनी दृढ़ता से जुड़ा हुआ लगता था कि कुछ समय के लिए वैज्ञानिकों ने इसे मुख्य रूप से सेरेब्रल कॉर्टेक्स के काम की अभिव्यक्ति माना। पहली बार, इस विचार को 1984 में गंभीरता से छोड़ दिया गया था, जब फ्रांसिस क्रिक, डीएनए संरचनाओं पर अपने काम के लिए जाना जाता था, ने सुझाव दिया कि "स्पॉटलाइट" को थैलेमस नामक मस्तिष्क के एक गहरे क्षेत्र द्वारा नियंत्रित किया जाता है , जिसका एक हिस्सा इंद्रियों से डेटा प्राप्त करता है और इसे प्रांतस्था में स्थानांतरित करता है। । उन्होंने इस सिद्धांत को विकसित किया कि संवेदी थैलेमस न केवल एक ट्रांसमीटर के रूप में काम करता है, बल्कि एक चौकीदार के रूप में भी - न केवल एक पुल, बल्कि एक छलनी - एक निश्चित एकाग्रता स्तर स्थापित करने के लिए डेटा स्ट्रीम का एक हिस्सा निरोधक है।

हालांकि, दशकों बीत चुके हैं, और इसके लिए जिम्मेदार तंत्र को निर्धारित करने के प्रयास विफल हो गए हैं - विशेष रूप से क्योंकि प्रयोगशाला में जानवरों के ध्यान का अध्ययन करना बेहद मुश्किल है।


माइकल हलासा, MIT के न्यूरोसाइंटिस्ट

यह ब्रेन रिसर्च इंस्टीट्यूट के न्यूरोसाइंटिस्ट माइकल हलासा को रोक नहीं पाया। MIT में मैकगवर्न। वह वास्तव में यह निर्धारित करना चाहता था कि इस जानकारी सेरेब्रल कॉर्टेक्स तक पहुंचने से पहले संवेदी डेटा कैसे फ़िल्टर किया जाता है, एक विशिष्ट तंत्रिका नेटवर्क को खोजने के लिए, जो क्रिक के अनुसार, इसमें लगे हुए हैं।

वह निरोधात्मक न्यूरॉन्स की एक पतली परत से आकर्षित हुआ, "थैलेमस का रेटिकुलिक नाभिक" (एसएनएफ), जो थैलेमस की झिल्ली के रूप में कार्य करता है। जब तक हलासा एक पोस्टडॉक बन गया, तब तक उसे पहले से ही एक अनुमानित स्क्रीनिंग तंत्र मिल गया था: एसएनएफ जानवर के जागने पर संवेदी डेटा गायब था, और पर्यावरण के कुछ पहलुओं पर ध्यान दिया, लेकिन सोते समय उन्हें अवरुद्ध कर दिया।

2015 में, हलासा और सहकर्मियों ने एक समान रूप से ड्रॉपआउट दर पाया , जिसने हमें लंबे समय तक तंत्रिका नेटवर्क के लिए एसएनएफ को और अधिक भरोसेमंद रूप से असाइन करने की अनुमति दी - और इस समय यह संबंधित था कि जानवरों को कैसे चुनना है, जब उनका ध्यान कई अंगों पर विभाजित होता है। भावनाओं। अध्ययन में प्रकाश और ध्वनि दोनों के दिशा-निर्देशों का पालन करने के लिए प्रशिक्षित चूहों का उपयोग किया गया था। फिर, वैज्ञानिकों ने जानवरों पर एक साथ प्रकाश और ध्वनि से कई परस्पर विरोधी आदेशों को चालू किया, जबकि उन्हें संकेत दिया कि किस संकेत को अनदेखा किया जाना चाहिए। चूहों की प्रतिक्रिया ने दिखाया कि वे कितनी प्रभावी रूप से ध्यान केंद्रित करने में सक्षम थे। प्रयोग में, वैज्ञानिकों ने मस्तिष्क के विभिन्न हिस्सों में गतिविधि को अक्षम करने के लिए अच्छी तरह से स्थापित तकनीकों का उपयोग किया, यह देखने के लिए कि कौन से मामले जानवरों को प्रभावी ढंग से काम करने से रोकेंगे।

जैसा कि अपेक्षित था, प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स की भूमिका, मस्तिष्क के अन्य भागों में उच्च-स्तरीय कमांड जारी करना महत्वपूर्ण था। हालांकि, टीम ने यह भी पाया कि यदि प्रयोग में चूहों को दृष्टि पर ध्यान देने की आवश्यकता है, तो दृश्य एसएनएफ में न्यूरॉन्स को डिस्कनेक्ट करने से उन्हें अभिनय करने से रोका गया। इसके अलावा, जब इन न्यूरॉन्स को बंद कर दिया गया था, तो चूहों को ध्वनि पर ध्यान केंद्रित करने में कठिनाई हुई। वास्तव में, तंत्रिका नेटवर्क ने रोमांचक प्रक्रियाओं के बजाय निरोधात्मक के ट्यूनिंग knobs को घुमा दिया, और एसएनएफ ने जानकारी को रोक दिया कि प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स विचलित करने वाला माना जाता है। यदि माउस को श्रवण सूचना को प्राथमिकता देनी थी, तो प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स ने दृश्य एसएनएफ को संकेत दिया जिससे दृश्य थैलेमस को दबाने के लिए गतिविधि में वृद्धि हुई, जो अनावश्यक दृश्य डेटा के प्रवाह को बंद कर दिया।

यह पता चला है कि एक खोज के रूप में ध्यान के साथ रूपक चारों ओर दूसरे तरीके से काम करता है: मस्तिष्क उसके लिए ब्याज की उत्तेजना के "प्रकाश" को नहीं बढ़ाता है, लेकिन बाकी सभी चीजों के "प्रकाश को मंद" करता है।

अध्ययन की सफलता के बावजूद, वैज्ञानिकों को एक समस्या का सामना करना पड़ा। उन्होंने क्रिक के संदेह की पुष्टि की: प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स आने वाली संवेदी जानकारी के लिए थैलेमस फिल्टर को नियंत्रित करता है। हालांकि, प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स एसएनएफ के संवेदी भागों से सीधे संबंधित नहीं है। तंत्रिका नेटवर्क के हिस्से गायब थे।

हाल तक। और फिर, आखिरकार, हलासा और सहकर्मियों ने पहेली के अंतिम टुकड़ों को रखा, और परिणामों ने ध्यान का अध्ययन करने के तरीके के बारे में बहुत कुछ बताया।

हम ब्लॉक, शेड, ब्लिंक करते हैं

2015 में आयोजित उन लोगों के समान प्रयोगों का उपयोग करते हुए, टीम के सदस्यों ने मस्तिष्क के विभिन्न हिस्सों की कार्यात्मक बातचीत की जांच की, साथ ही उनके बीच तंत्रिका कनेक्शन भी। उन्होंने पाया कि एक पूरा तंत्रिका नेटवर्क प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स से गहरी संरचनाओं तक फैला है, बेसल नाभिक (अक्सर गतिशीलता और कई अन्य कार्यों से जुड़ा हुआ है), फिर एसएनएफ और थैलेमस में जाता है, और फिर कॉर्टेक्स के उच्च क्षेत्रों में लौटता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, आंखों से दृश्य थैलेमस को आने वाली दृश्य जानकारी को लगभग तुरंत इंटरसेप्ट किया जा सकता है यदि यह कार्य किए जाने से संबंधित नहीं है। बेसल नाभिक प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स के निर्देशों के अनुसार बाहरी उत्तेजनाओं को फ़िल्टर करने के लिए एसएनएफ को हस्तक्षेप और सक्रिय कर सकता है।

"यह एक दिलचस्प प्रतिक्रिया पथ है, जो मेरी राय में, किसी ने भी पहले कभी नहीं वर्णित किया है," मैरीलैंड के नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हेल्थ में नेशनल आई इंस्टीट्यूट में न्यूरोसाइंटिस्ट रिचर्ड क्रट्सटलिस ने कहा, जो अध्ययन में शामिल नहीं थे।

इसके अलावा, शोधकर्ताओं ने पाया कि तंत्र दूसरे पर ध्यान बढ़ाने के लिए केवल एक भावना को फ़िल्टर नहीं करता है: यह उस एक भावना के भीतर जानकारी को भी फ़िल्टर करता है। जब चूहों को संकेत दिया गया कि उन्हें कुछ ध्वनियों पर ध्यान देने की आवश्यकता है, तो एसएनएफ ने ध्वनि संकेत में पृष्ठभूमि के शोर को दबाने में मदद की। संवेदी अंगों से इनपुट डेटा को संसाधित करने का नतीजा " रोसेन विश्वविद्यालय के एक तंत्रिका विज्ञानी ड्यूज टैडिन ने कहा," संवेदी तौर-तरीके के लिए पूरे थैलामस क्षेत्र को दबाने से कहीं अधिक सटीक हो सकता है, जो दमन का एक कच्चा रूप है "।

"हम अक्सर ध्यान नहीं देते हैं कि हम कम महत्वपूर्ण चीजों से कैसे छुटकारा पाते हैं," उन्होंने कहा। "और मुझे लगता है कि जानकारी को संभालने का एक अधिक कुशल तरीका है।" यदि आप शोरगुल वाले कमरे में हैं, तो आप अपनी आवाज़ उठाने की कोशिश कर सकते हैं ताकि आपको सुना जा सके - या शोर के स्रोत को खत्म करने की कोशिश करें। टाडिन अन्य प्रक्रियाओं में पृष्ठभूमि प्रभावों के दमन का अध्ययन करता है जो स्वचालित रूप से होते हैं, और चयनात्मक ध्यान से भी तेज होते हैं।

हलासा की खोजों से पता चलता है कि मस्तिष्क पहले की तुलना में बाहर की सूचना से अलग हो जाता है। प्रिंसटन यूनिवर्सिटी के एक संज्ञानात्मक न्यूरोसाइंटिस्ट जान फिएबेलकोर्न ने कहा, "दिलचस्प है," दृश्य कॉर्टेक्स तक पहुंचने से पहले यह फ़िल्टर करना बहुत पहले चरण में शुरू होता है। "



संवेदी सूचना के लिए मस्तिष्क की अस्वीकृति रणनीति में एक स्पष्ट कमजोर बिंदु है - अर्थात्, जो डेटा फेंका गया है वह अप्रत्याशित रूप से महत्वपूर्ण हो सकता है। फीबेल्कोर्न के काम से पता चलता है कि मस्तिष्क के पास इस तरह के जोखिमों के खिलाफ बीमा करने का एक तरीका है।

फीबेलकोर्न का कहना है कि लोग स्पॉटलाइट को प्रकाश की एक निरंतर किरण के रूप में कल्पना करते हैं जहां उन स्थानों को उजागर किया जाता है जहां जानवर को अपने संज्ञानात्मक संसाधनों को निर्देशित करना चाहिए। "लेकिन मेरे शोध से पता चलता है कि ऐसा नहीं है," उन्होंने कहा। "जाहिर है, यह स्पॉटलाइट निमिष है।"

उनकी खोजों के अनुसार, स्पॉटलाइट का ध्यान प्रति सेकंड चार बार से कमज़ोर हो जाता है, शायद इसलिए कि जानवर एक जगह या एक उत्तेजना में बहुत अधिक ध्यान केंद्रित नहीं करता है। महत्वपूर्ण सूचनाओं का यह संक्षिप्त दमन परिधीय उत्तेजनाओं को बढ़ाता है, और यदि आवश्यक हो तो मस्तिष्क का ध्यान किसी और चीज़ पर स्थानांतरित करने की क्षमता बनाता है। "मस्तिष्क स्पष्ट रूप से समय-समय पर विचलित होने के लिए डिज़ाइन किया गया है," उन्होंने कहा।

तंत्रिका नेटवर्क की संरचना का खुलासा करने के लक्ष्य के साथ फाइबेलकॉर्न और सहकर्मी उप-क्षेत्रों का अध्ययन करते हैं। अब तक, वे थैलेमस के एक अन्य खंड की भूमिका का अध्ययन कर रहे हैं, लेकिन भविष्य में, बेसल गैंग्लिया से निपटने के लिए हलासा की टीम की तरह योजना बनाते हैं।

कार्रवाई में सोच रहा था

ये काम तंत्रिका विज्ञान में एक महत्वपूर्ण बदलाव को चिह्नित करते हैं: एक बार ध्यान की प्रक्रियाओं को प्रांतस्था के अनन्य डोमेन के रूप में माना जाता था। हालांकि, क्रैटलिस के अनुसार, पिछले पांच वर्षों में "यह थोड़ा और स्पष्ट हो गया है कि यह सब छाल के तहत हो रहा है।"

"ज्यादातर लोग चाहते हैं कि सेरेब्रल कॉर्टेक्स सभी कड़ी मेहनत करें, लेकिन मुझे नहीं लगता कि यह यथार्थवादी है," शिकागो विश्वविद्यालय के तंत्रिका विज्ञानी जॉन मौनसेल ने कहा।


एक बहु-इलेक्ट्रोड सरणी के साथ हलासा, जिसके साथ उन्होंने और उनके सहयोगियों ने मस्तिष्क गतिविधि को नियंत्रित किया

ध्यान कार्य में बेसल गैन्ग्लिया की भूमिका के हलासा की खोज विशेष रूप से दिलचस्प है। विशेष रूप से, क्योंकि यह मस्तिष्क का ऐसा प्राचीन हिस्सा है जिसे चयनात्मक ध्यान के लिए जिम्मेदार नेटवर्क के हिस्से के रूप में नहीं माना जाता था। "मछली भी है," Krautslis कहा। "जल्द से जल्द कशेरुक तक, जिसमें लैंपरेसी भी शामिल है, जिसमें एक जबड़ा भी नहीं है" - या एक नियोकार्टेक्स - "उनके पास मूल रूप से बेसल गैन्ग्लिया का एक सरल संस्करण है, और इनमें से कुछ समान तंत्रिका नेटवर्क हैं।" मछली तंत्रिका नेटवर्क हमें बता सकते हैं कि ध्यान कैसे विकसित हुआ।

हलासा इस तथ्य में विशेष रूप से रुचि रखता है कि ध्यान और बेसल गैन्ग्लिया के बीच संबंध ध्यान घाटे विकार और आत्मकेंद्रित जैसे रोगों के क्षेत्र में हमारे लिए खुल सकता है, जो अक्सर कुछ आने वाले संवेदी डेटा के लिए अतिसंवेदनशीलता के रूप में प्रकट होते हैं।

लेकिन इन प्रक्रियाओं में बेसल गैन्ग्लिया की भागीदारी के बारे में शायद सबसे दिलचस्प, यह है कि यह संरचना आमतौर पर मोटर नियंत्रण से जुड़ी होती है, और कुछ नए अध्ययन इसे तेजी से पुरस्कार, निर्णय लेने और अन्य प्रेरक प्रकारों के साथ जोड़ते हैं। व्यवहार।

हलासा प्रयोगशाला में किए गए काम के बाद, संवेदी डेटा के प्रबंधन को शामिल करने के लिए बेसल गैन्ग्लिया की भूमिका का विस्तार किया गया था। इस तथ्य को रेखांकित करता है कि "वास्तव में सही क्रम में एक से दूसरे पर स्विच करने में ध्यान केंद्रित होता है, जिसके दौरान आप किसी ऐसी चीज से विचलित नहीं होते हैं जो आपको विचलित नहीं करना चाहिए," मौनसेल ने कहा। "इस प्रक्रिया में गतिशीलता संरचनाओं को शामिल करने का विचार समझ में आता है - उन्हें निर्णय लेने की प्रक्रिया के बहुत केंद्र में होना चाहिए कि आप अगले क्षण में क्या करेंगे, और आपको संवेदी संसाधनों पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए।"

यह ध्यान की बढ़ती लोकप्रियता के साथ मेल खाता है - और सामान्य रूप से सोचने के लिए - तथाकथित के आधार पर प्रक्रियाओं के रूप में "सक्रिय संपर्क।" मस्तिष्क केवल बाहरी रूप से प्राप्त उत्तेजनाओं का जवाब देते हुए, पर्यावरण से जानकारी के नमूने नहीं लेता है। रिवर्स प्रक्रिया भी होती है - इस तरह की छोटी शारीरिक हलचलें भी धारणा को नियंत्रित करती हैं। Fiebelkorn ने कहा कि संवेदी और मोटर सिस्टम "अलग से काम नहीं करते हैं, वे एक साथ विकसित हुए हैं"। इसलिए, प्रेरणा के लिए जिम्मेदार क्षेत्र, न केवल आउटपुट मापदंडों (पशु व्यवहार) को आकार देने में मदद करते हैं; वे आकार और इनपुट में भी मदद करते हैं। हलासा की खोजें ऐसी सक्रिय भूमिका के लिए और सबूत प्रदान करती हैं।

"धारणा कार्रवाई के लिए अच्छा है, क्योंकि हमें किसी तरह से इसमें अभिनय करने के लिए दुनिया की कल्पना करने की जरूरत है," हेलिन स्लेगटर ने कहा, एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय में एक संज्ञानात्मक वैज्ञानिक । "और अधिकांश भाग के लिए, हम कार्रवाई के माध्यम से हमारे आसपास की दुनिया को समझना सीखते हैं।" सेरेब्रल कॉर्टेक्स के साथ बड़ी संख्या में आंतरिक कनेक्शन का सुझाव है कि ध्यान को नियंत्रित करने के अलावा, "ये उप-संरचनाएं उच्च संज्ञानात्मक कार्यों में बहुत अधिक भूमिका निभाती हैं, जो अक्सर माना जाता है।"

और यह, बदले में, हमें चेतना के संबंध में विचार दे सकता है, तंत्रिका विज्ञान में अनुसंधान का सबसे मायावी विषय है। हलासा और अन्य के एक अध्ययन के अनुसार, "जब हम तंत्रिका कनेक्शन और ध्यान के सहसंबंध का अध्ययन करते हैं, तो वास्तव में, हम कुछ हद तक तंत्रिका कनेक्शन और धारणा के संबंध का अध्ययन करते हैं," मौनसेल ने कहा। "यह एक बड़ी कहानी का हिस्सा है, यह समझने का प्रयास करता है कि मस्तिष्क कैसे काम करता है।"

स्लैगर अब चेतना के काम में बेसल गैन्ग्लिया की भूमिका का अध्ययन कर रहा है। “दुनिया को मानते हुए, हम केवल अपने शरीर का उपयोग नहीं करते हैं, हम इसे शरीर के माध्यम से महसूस करते हैं। और मस्तिष्क इसमें सार्थक रूप से कार्य करने के लिए दुनिया का प्रतिनिधित्व करता है, ”उसने कहा। "ध्यान से, जागरूक धारणा को क्रियाओं के साथ निकटता से जुड़ा होना चाहिए," ध्यान की तरह। "चेतना कार्रवाई उन्मुख होनी चाहिए।"