'प्लेस सेल्स', हमारे दिमाग के जीपीएस जैसा कुछ है

नए या अज्ञात स्थानों में अभिविन्यास और अन्वेषण संज्ञानात्मक संकायों में से एक है जिसका हम अक्सर उपयोग करते हैं। हम इसका उपयोग अपने घर, अपने पड़ोस, काम पर जाने के लिए मार्गदर्शन करने के लिए करते हैं.

जब हम हमारे लिए एक नए और अज्ञात शहर की यात्रा करते हैं तो हम भी इस पर निर्भर होते हैं। जब हम गाड़ी चला रहे होते हैं, तब भी हम इसका इस्तेमाल करते हैं और संभवतः, पाठक अपने उन्मुखीकरण में या किसी साथी में लापरवाही का शिकार रहा होगा, जिसने उसे खो जाने के लिए निंदा की होगी, जब तक वह कार के साथ घूमने के लिए मजबूर नहीं होगा। सही मार्ग के साथ.

यह ओरिएंटेशन की गलती नहीं है, यह हिप्पोकैम्पस की गलती है

ये सभी ऐसी स्थितियां हैं जो अक्सर हमें निराश करती हैं और जो हमें हमारे उन्मुखीकरण या अपमान, चिल्लाहट और विभिन्न व्यवहारों के साथ दूसरों को शाप देती हैं। अच्छी तरह से, आज मैं अभिविन्यास के न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल तंत्र में ब्रशस्ट्रोक दूंगा, हमारे में ब्रेन जीपीएस हमें समझने के लिए.

हम विशिष्ट होना शुरू हो जाएंगे: हमें अभिविन्यास को अभिशाप नहीं बनाना चाहिए क्योंकि यह विशिष्ट क्षेत्रों में हमारी तंत्रिका गतिविधि का एक उत्पाद है। इसलिए, हम अपने हिप्पोकैम्पस को कोसने से शुरू करेंगे.

मस्तिष्क संरचना के रूप में हिप्पोकैम्पस

निस्संदेह, हिप्पोकैम्पस एक प्राचीन संरचना है, यह आर्क्विकल्चर का हिस्सा है, अर्थात, ये संरचनाएं जो हमारी प्रजातियों में phylogenetically पुरानी हैं। एनाटोमिक रूप से, यह लिम्बिक सिस्टम का हिस्सा है, जिसमें अन्य संरचनाएं जैसे कि एमीगडाला भी पाई जाती हैं। लिम्बिक सिस्टम को स्मृति, भावनाओं, सीखने और प्रेरणा के रूपात्मक सब्सट्रेट माना जाता है.

पाठक संभवतः यदि वह मनोविज्ञान के आदी हैं, तो यह जानेंगे कि हिप्पोकैम्पस घोषणात्मक यादों के समेकन के लिए एक आवश्यक संरचना है, अर्थात्, उन अनुभवों के साथ जो हमारे अनुभवों के बारे में एपिसोडिक सामग्री के साथ हैं, अन्यथा, शब्दार्थ (नडेल और ओकीफे, 1972).

इसके प्रचुर अध्ययन "रोगी एचएम" के लोकप्रिय मामले के बारे में मौजूद हैं, एक रोगी जिसका अस्थायी गोलार्ध हटा दिया गया था, एक विनाशकारी ऐन्थ्रोग्रैड अमेनेसिया का उत्पादन कर रहा है, अर्थात, वह नए तथ्यों को याद नहीं कर सकता है, हालांकि उसने अधिकांश को बनाए रखा ऑपरेशन से पहले अपनी यादों से। जो लोग इस मामले में गहराई से जाना चाहते हैं, उनके लिए मैं स्कोविल और मिलनर स्टडीज (1957) की सलाह देता हूं, जिसमें एचएम मरीज का पूरी तरह से अध्ययन किया जाता है।.

द प्लेस सेल: वे क्या हैं??

अभी तक हम कुछ भी नया, या कुछ भी आश्चर्य की बात नहीं कहते हैं। लेकिन यह 1971 में था जब संयोग से एक तथ्य से मस्तिष्क में नेविगेशन सिस्टम के अध्ययन की शुरुआत हुई। इंट्राक्रानियल इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हुए ओकीफे और जॉन दोस्तोवस्की, चूहों में हिप्पोकैम्पस-विशिष्ट न्यूरॉन्स की गतिविधि को रिकॉर्ड कर सकता है. इसने इस संभावना की पेशकश की कि विभिन्न व्यवहार परीक्षण करते समय, जानवर जागृत, सचेत और स्वतंत्र रूप से आगे बढ़ रहा था.

वे जो खोज करने की उम्मीद नहीं करते थे, वह यह था कि न्यूरॉन्स थे जो चूहे स्थित क्षेत्र के आधार पर चुनिंदा रूप से प्रतिक्रिया करते थे। ऐसा नहीं है कि प्रत्येक स्थिति में विशिष्ट न्यूरॉन्स थे (उदाहरण के लिए, आपके बाथरूम के लिए कोई न्यूरॉन नहीं है), लेकिन यह कि उन्हें CA1 (हिप्पोकैम्पस का एक विशिष्ट क्षेत्र) कोशिकाओं में देखा गया था जो संदर्भ बिंदुओं को चिह्नित करते थे जिन्हें विभिन्न स्थानों के लिए अनुकूलित किया जा सकता था।.

इन कोशिकाओं को बुलाया गया था कोशिकाओं को रखें. इसलिए, ऐसा नहीं है कि प्रत्येक विशिष्ट स्थान के लिए जगह का एक न्यूरॉन होता है जिसे आप अक्सर करते हैं, बल्कि वे संदर्भ के बिंदु हैं जो आपको आपके पर्यावरण से संबंधित करते हैं; यह है कि अहंकारी नेविगेशन सिस्टम कैसे बनते हैं। प्लेस न्यूरॉन्स भी एलोकेंट्रिक नेविगेशन सिस्टम बनाएंगे जो उनके बीच अंतरिक्ष के तत्वों से संबंधित होंगे.

प्रोग्रामिंग बनाम अनुभव

इस खोज ने कई न्यूरोसाइंटिस्टों को हैरान कर दिया, जो हिप्पोकैम्पस को एक घोषित शिक्षण संरचना के रूप में मानते थे और अब देखते हैं कि यह स्थानिक जानकारी को कैसे एनकोड करने में सक्षम था। इसने "संज्ञानात्मक मानचित्र" की परिकल्पना को जन्म दिया, जो यह बताता है कि हिप्पोकैम्पस में हमारे पर्यावरण का प्रतिनिधित्व उत्पन्न होगा.

जिस प्रकार मस्तिष्क अन्य संवेदी तौर-तरीकों जैसे कि दृश्य, श्रवण और सोमाटोसेंसरी संकेतों की कोडिंग के लिए नक्शों का एक उत्कृष्ट जनरेटर है; हिप्पोकैम्पस को एक ऐसी संरचना के रूप में सोचना अनुचित नहीं है जो हमारे पर्यावरण के मानचित्र उत्पन्न करती है और जो उनमें अभिविन्यास की गारंटी देती है.

अनुसंधान आगे बढ़ गया है और इस प्रतिमान को बहुत अलग स्थितियों में परीक्षण के लिए रखा है। उदाहरण के लिए, यह देखा गया है कि भूलभुलैया कार्यों में जगह की कोशिकाएं तब गोली मारती हैं जब जानवर गलती करता है या जब वह ऐसी स्थिति में होता है जिसमें न्यूरॉन आमतौर पर गोली मारता है (ओकीफे और स्पीकमैन, 1987)। उन कार्यों में जिनमें पशु को विभिन्न स्थानों से गुजरना चाहिए, यह देखा गया है कि न्यूरॉन्स शूट करते हैं, इस पर निर्भर करता है कि जानवर कहाँ से आता है और कहाँ जा रहा है (फ्रैंक एट अल। 2000)।.

अंतरिक्ष मानचित्र कैसे बनते हैं

इस क्षेत्र में अनुसंधान रुचि का एक मुख्य केंद्र यह है कि ये स्थानिक मानचित्र कैसे बनते हैं। एक ओर हम सोच सकते हैं कि स्थान कोशिकाएँ अपने कार्य को उस अनुभव के आधार पर स्थापित करती हैं जो हमें प्राप्त होने वाले अनुभव के आधार पर होता है, या, हम सोच सकते हैं कि यह हमारे मस्तिष्क के सर्किट का एक अंतर्निहित घटक है, अर्थात जन्मजात है। प्रश्न अभी तक स्पष्ट नहीं है और हम अनुभवजन्य साक्ष्य पा सकते हैं जो दोनों परिकल्पनाओं का समर्थन करता है.

एक ओर, मोनाको और एबॉट (2014) के प्रयोगों, जिसने बड़ी संख्या में कोशिकाओं की गतिविधि को दर्ज किया, उन्होंने देखा कि जब एक जानवर को नए वातावरण में रखा जाता है तो कई मिनट बीत जाते हैं जब तक कि ये कोशिकाएँ शूट करना शुरू नहीं कर देतीं सामान्य। तो, फिर, जगह के नक्शे किसी तरह से व्यक्त किया जाएगा, एक पल से एक जानवर एक नए वातावरण में प्रवेश करती है, लेकिन अनुभव भविष्य में इन मानचित्रों को संशोधित करेगा.

इसलिए, हम सोच सकते हैं कि मस्तिष्क की प्लास्टिसिटी स्थानिक मानचित्रों के निर्माण में एक भूमिका निभा रही है। फिर, अगर प्लास्टिसिटी ने वास्तव में एक भूमिका निभाई है, तो हम न्यूरोट्रांसमीटर ग्लूटामेट के एनएमडीए रिसेप्टर को चूहों की नॉकआउट की उम्मीद करेंगे - अर्थात्, जो चूहों इस रिसेप्टर को व्यक्त नहीं करते हैं - स्थानिक नक्शे उत्पन्न नहीं करते हैं क्योंकि यह रिसेप्टर मस्तिष्क प्लास्टिसिटी और में एक मौलिक भूमिका निभाता है शिक्षा.

स्थानिक मानचित्रों के रखरखाव में प्लास्टिसिटी एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है

हालांकि, यह मामला नहीं है, और यह देखा गया है कि एनएमडीए रिसेप्टर या चूहों को नॉकआउट चूहों को इस रिसेप्टर को ब्लॉक करने के लिए औषधीय रूप से इलाज किया गया है, नए या परिचित वातावरण में कोशिकाओं की प्रतिक्रिया के समान पैटर्न व्यक्त करते हैं। इससे पता चलता है कि स्थानिक मानचित्रों की अभिव्यक्ति मस्तिष्क प्लास्टिसिटी (केंटोल एट अल।, 1998) से स्वतंत्र है। ये परिणाम परिकल्पना का समर्थन करेंगे कि नेविगेशन सिस्टम सीखने से स्वतंत्र हैं.

सब कुछ के बावजूद, तर्क का उपयोग करते हुए, हाल ही में बने नक्शों की याद में स्थिरता के लिए सेरेब्रल प्लास्टिसिटी के तंत्र को स्पष्ट रूप से आवश्यक होना चाहिए। और, अगर ऐसा नहीं होता, तो उस अनुभव का क्या फायदा होगा जो उसके शहर की सड़कों पर चलने से होता है? क्या हम हमेशा यह महसूस नहीं करेंगे कि यह पहली बार है जब हम अपने घर में प्रवेश करते हैं? मेरा मानना ​​है कि कई अन्य अवसरों की तरह, परिकल्पनाएँ इनकी तुलना में कहीं अधिक पूरक हैं, किसी भी तरह, इन कार्यों के एक सहज कार्य के बावजूद, स्मृति में इन स्थानिक मानचित्रों को बनाए रखने के लिए प्लास्टिसिटी की भूमिका है.

नेटवर्क, एड्रेस और एज सेल

यह जगह कोशिकाओं के बारे में बात करने के लिए काफी सार है और संभवतः एक से अधिक पाठक आश्चर्यचकित हो गए हैं कि वही मस्तिष्क क्षेत्र जो यादें पैदा करता है, हमें सेवा करता है, इसलिए बोलने के लिए, जीपीएस। लेकिन हम समाप्त नहीं हुए हैं और सबसे अच्छा आना बाकी है। अब चलो वास्तव में कर्ल को कर्ल करें। प्रारंभ में, यह सोचा गया था कि अंतरिक्ष नेविगेशन विशेष रूप से हिप्पोकैम्पस पर निर्भर करेगा जब यह देखा गया था कि आस-पास की संरचनाएं जैसे कि एंटेरहिनल कॉर्टेक्स ने अंतरिक्ष के कार्य के रूप में बहुत कमजोर सक्रियता दिखाई (फ्रैंक एट अल। 2000)।.

हालांकि, इन अध्ययनों में एंटेरहिनल कॉर्टेक्स के उदर क्षेत्रों में गतिविधि दर्ज की गई थी और बाद के अध्ययनों में, पृष्ठीय क्षेत्रों को दर्ज किया गया था, जिनके हिप्पोकैम्पस (Fyhn et al।, 2004) से अधिक संख्या में संबंध हैं। तो, फिर यह देखा गया कि इस क्षेत्र की कई कोशिकाएं हिप्पोकैम्पस के समान स्थिति के आधार पर निकाल दी गईं. यहाँ परिणाम ऐसे हैं जो खोजने की उम्मीद की गई थी, लेकिन जब उन्होंने उस क्षेत्र को बढ़ाने का फैसला किया, जो वे प्रवेश द्वार के कोर्टेक्स में दर्ज करेंगे, तो उनके पास एक आश्चर्य था: जानवरों के कब्जे वाले अंतरिक्ष के आधार पर सक्रिय होने वाले न्यूरॉन्स के समूहों के बीच, जाहिरा तौर पर ज़ोन थे - यानी वे नहीं थे activadas-। जब सक्रियता दिखाने वाले क्षेत्रों में लगभग शामिल हो गए, तो पैटर्न हेक्सागोन या त्रिकोण के रूप में देखे गए। उन्होंने एंटोरहाइनल कॉर्टेक्स के इन न्यूरॉन्स को "लाल कोशिकाएं" कहा।.

जब लाल कोशिकाओं की खोज की गई थी, तो यह सवाल हल करना संभव था कि कोशिकाएं कैसे बनती हैं। कोशिकाएं नेटवर्क कोशिकाओं के कई कनेक्शन रखती हैं, यह सोचना अनुचित नहीं है कि वे उनसे बनती हैं। हालांकि, एक बार फिर, चीजें इतनी सरल नहीं हैं और प्रयोगात्मक सबूतों ने इस परिकल्पना की पुष्टि नहीं की है। नेटवर्क कोशिकाओं को बनाने वाले ज्यामितीय पैटर्न की अभी तक व्याख्या नहीं की जा सकी है.

नेविगेशन सिस्टम हिप्पोकैम्पस के लिए कम नहीं हैं

जटिलता यहीं खत्म नहीं होती। इससे भी कम जब यह देखा गया है कि नेविगेशन सिस्टम हिप्पोकैम्पस में कम नहीं हैं। इससे मस्तिष्क के अन्य क्षेत्रों में अनुसंधान की सीमाओं का विस्तार करना संभव हो गया है, इस प्रकार अन्य प्रकार के सेल से संबंधित कोशिकाओं की खोज की जा रही है: स्टीयरिंग सेल्स और एज सेल्स.

स्टीयरिंग कोशिकाएं उस दिशा को कोडित करेंगी जिसमें विषय चलता है और यह ब्रेनस्टेम के पृष्ठीय टेक्टल न्यूक्लियस में स्थित होगा। दूसरी ओर, किनारे कोशिकाएं कोशिकाएं होती हैं जो उनके फायरिंग दर को बढ़ाती हैं क्योंकि विषय किसी दिए गए स्थान की सीमा के करीब पहुंचता है और हिप्पोकैम्पस के उप-विशिष्ट क्षेत्र में पाया जा सकता है। हम एक सरल उदाहरण पेश करेंगे जिसमें हम प्रत्येक प्रकार के सेल के कार्य को संक्षेप में प्रस्तुत करने का प्रयास करेंगे:

कल्पना कीजिए कि आप अपने घर के भोजन कक्ष में हैं और आप रसोई में जाना चाहते हैं। चूँकि आप अपने घर के भोजन कक्ष में हैं, तो आपके पास एक कक्ष कक्ष होगा जो भोजन कक्ष में रहने के दौरान अग्नि देगा, लेकिन जब से आप रसोई में जाना चाहते हैं, तो आपके पास एक और सक्रिय कोशिका भी होगी जो कि रसोई का प्रतिनिधित्व करती है। सक्रियण स्पष्ट हो जाएगा क्योंकि आपका घर एक ऐसा स्थान है जिसे आप पूरी तरह से जानते हैं और जिस सक्रियता से हम इसका पता लगाने में सक्षम होंगे, वह जगह की कोशिकाओं और कोशिकाओं के नेटवर्क दोनों में होगी।.

अब, रसोई की ओर चलना शुरू करें। विशिष्ट पता कोशिकाओं का एक समूह होगा जो अब फायरिंग करेगा और जब तक आप एक विशिष्ट दिशा बनाए रखते हैं तब तक नहीं बदलेगा। अब, कल्पना करें कि रसोई में जाने के लिए आपको दाएं मुड़ना चाहिए और एक संकीर्ण गलियारे को पार करना होगा। जिस क्षण आप मुड़ेंगे, आपके पते की कोशिकाओं को यह पता चल जाएगा और पता कोशिकाओं का एक और सेट उस पते को पंजीकृत करेगा जो अब सक्रिय हो गया है, और पिछले वाले निष्क्रिय हो जाएंगे.

यह भी कल्पना करें कि गलियारा संकीर्ण है और कोई भी झूठी गतिविधि आपको दीवार से टकराने का कारण बन सकती है, इसलिए आपके किनारे की कोशिकाएं आपके फायरिंग दर को बढ़ाएंगी। आप गलियारे की दीवार के जितना करीब होंगे, फायरिंग अनुपात उतना ही अधिक होगा, जो आपके किनारे की कोशिकाओं को दिखाएगा। किनारे की कोशिकाओं के बारे में सोचें, जो कुछ नई कारों के सेंसर हैं और जो श्रवण संकेत बनाते हैं जब आप पार्क करने के लिए पैंतरेबाज़ी करते हैं। किनारे की कोशिकाएँ वे इन सेंसरों के समान काम करते हैं, वे जितना अधिक शोर करते हैं, उतना ही टकराते हैं. जब आप रसोई में पहुंचते हैं, तो आपके स्थान की कोशिकाओं ने आपको संकेत दिया होगा कि यह संतोषजनक रूप से आ गया है और चूंकि यह एक व्यापक वातावरण है, इसलिए आपकी बढ़त कोशिकाएं आराम करेंगी.

चलो बस सब कुछ उलझा हुआ है

यह सोचने के लिए उत्सुक है कि हमारे मस्तिष्क में हमारी स्थिति जानने के तरीके हैं। लेकिन अभी भी एक सवाल है: हम हिप्पोकैम्पस में अंतरिक्ष नेविगेशन के साथ घोषणात्मक स्मृति को कैसे सामंजस्य करते हैं?, अर्थात्, हमारी यादें इन मानचित्रों को कैसे प्रभावित करती हैं? या यह हो सकता है कि हमारी यादें इन नक्शों से बनी हों? इस सवाल का जवाब देने की कोशिश करने के लिए हमें थोड़ा और सोचना चाहिए. अन्य अध्ययनों में बताया गया है कि समान कोशिकाएं जो कोड स्थान को बताती हैं, जिनमें से हम पहले ही बोल चुके हैं, समय को भी कोड करते हैं. इस प्रकार, वहाँ बात की गई है समय कोशिकाओं (इचेंबाम, 2014) जो समय की धारणा को संहिताबद्ध करेगा.

इस मामले में आश्चर्यजनक बात यह है कि अधिक से अधिक सबूत इस विचार का समर्थन करते हैं कि कोशिकाएं समय कोशिकाओं के समान हैं. फिर, समान विद्युत आवेगों का उपयोग करने वाला एक ही न्यूरॉन अंतरिक्ष और समय को कोड करने में सक्षम है। एक ही एक्शन पोटेंशिअल में समय और स्थान के कोडिंग और स्मृति में उनके महत्व के बीच का संबंध एक रहस्य बना हुआ है.

निष्कर्ष में: मेरी निजी राय

इसके बारे में मेरी राय? मैं अपने वैज्ञानिक की बागडोर उठाकर कह सकता हूं कि इंसान आसान विकल्प के बारे में सोचने का आदी है और हम यह सोचना पसंद करते हैं कि मस्तिष्क हमारे जैसी ही भाषा बोलता है. समस्या यह है कि मस्तिष्क हमें वास्तविकता का एक सरलीकृत संस्करण प्रदान करता है जिसे वह स्वयं संसाधित करता है। एक तरह से प्लेटो की गुफा की छाया के समान। तो, जैसे क्वांटम भौतिकी बाधाओं को हम वास्तविकता के रूप में समझते हैं, टूटती है, तंत्रिका विज्ञान में हमें पता चलता है कि मस्तिष्क में चीजें दुनिया से अलग हैं जिन्हें हम सचेत रूप से अनुभव करते हैं और हमारे पास बहुत खुले दिमाग होना चाहिए जो चीजें नहीं होती हैं जैसा कि हम वास्तव में उन्हें देखते हैं.

केवल एक चीज जो मेरे पास स्पष्ट है वह यह है कि एंटोनियो दमासियो का उपयोग उनकी पुस्तकों में बहुत कुछ दोहराने के लिए किया जाता है: मस्तिष्क नक्शों का एक बड़ा जनरेटर है. शायद दिमाग हमारी यादों को संवारने के लिए उसी तरह समय और स्थान की व्याख्या करता है। और अगर यह चिम्हरिकल लगता है, तो सोचें कि आइंस्टीन ने सापेक्षता के अपने सिद्धांत में जिन सिद्धांतों को पोस्ट किया था उनमें से एक यह था कि समय को अंतरिक्ष के बिना नहीं समझा जा सकता है, और इसके विपरीत। निस्संदेह इन रहस्यों को सुलझाना एक चुनौती है, इससे भी अधिक जब वे जानवरों में अध्ययन करने के लिए कठिन पहलू हैं.

हालांकि, इन मुद्दों पर कोई प्रयास नहीं किया जाना चाहिए। पहली जिज्ञासा की। यदि हम ब्रह्मांड के विस्तार या हाल ही में दर्ज की गई गुरुत्वाकर्षण तरंगों का अध्ययन करते हैं, तो हम यह अध्ययन क्यों नहीं करेंगे कि हमारा मस्तिष्क समय और स्थान की व्याख्या कैसे करता है? और, दूसरी बात, अल्जाइमर रोग जैसे कई न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों में पहले लक्षणों के रूप में स्थान-समय भटकाव होता है। इस कोडिंग के न्यूरोफिज़ियोलॉजिकल तंत्र को जानने के बाद, हम उन नए पहलुओं की खोज कर सकते हैं जो इन बीमारियों के पैथोलॉजिकल कोर्स को बेहतर ढंग से समझने में मदद करेंगे और, जो जानते हैं कि क्या नए औषधीय या गैर-फार्माकोलॉजिकल लक्ष्यों की खोज करना है।.

संदर्भ संबंधी संदर्भ:

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