સૂતેલા ઉંદર પર કરેલા પ્રયોગમાંથી માણસના મગજનાં કયાં રહસ્યો ખૂલ્યાં, જે વૈજ્ઞાનિકોને પણ જાણ ન હતી?

સ્મૃતિ કે યાદો શું છે, અને તે આપણી પાસે કેટલી છે? જ્યારે આપણે કંઈક ભૂલી જઈએ છીએ ત્યારે શું એનું કારણ એ છે કે કોઈ નવી સ્મૃતિએ અસ્તિત્વમાં રહેલી કે સ્થાપિત સ્મૃતિને "ઓવરરાઇટ" કરી દીધી છે?

અમેરિકન ટીવી શ્રેણી ધ સિમ્પસન્સના એનિમેટેડ કૉમેડી પાત્ર હોમર સિમ્પસન ચોક્કસપણે એવું માનતા હતા.

તેઓ કહે છે, "જ્યારે પણ હું કંઈક નવું શીખું છું ત્યારે તે મારું મગજ કેટલીક જૂની યાદોને કાઢી નાખે છે. તેઓ તેમનાં પત્ની માર્જને એક ખાસ યાદગાર એપિસોડમાં કહે છે કે, "યાદ છે કે જ્યારે મેં ઘરે વાઇન બનાવવાનો કોર્સ કર્યો હતો અને હું વાહન ચલાવવાનું ભૂલી ગયો હતો?"

પરંતુ હોમરની આ વાત વાસ્તવિકતાથી એટલી દૂર નથી જેટલી આપણે માનીએ છીએ. "વિનાશકારી ભૂલી જવાની પ્રવૃત્તિ" તરીકે ઓળખાતી એક ઘટના છે, જેમાં નવી માહિતીને એકીકૃત કરવાની પ્રક્રિયા હાલની યાદશક્તિમાં દખલ કરે છે અથવા "ભૂંસી નાખે છે".

સામાન્ય શબ્દોમાં કહીએ તો એવું શક્ય છે કે તમે જ્યારે એક વસ્તુ શીખો ત્યારે બીજી વસ્તુ ભુલાઈ જાય.

આવી જ ઘટના ડિજિટલ ન્યુરલ નેટવર્ક્સમાં જોવા મળે છે જે AI (કૃત્રિમ બુદ્ધિ)ને બળ પૂરું પાડે છે અને માનવમગજ પર આધારિત છે. પરંતુ તે ઘણી વાર હાલના નવા ડેટાસેટ્સનો સમાવેશ કરવામાં સંઘર્ષ અનુભવે છે.

આપણું મગજ સામાન્ય રીતે આ કામ કરવામાં સારું હોય છે, પરંતુ આપણે ખરેખર સમજી શકતા નથી કે આવું કેમ થાય છે.

અમેરિકાની કોર્નેલ યુનિવર્સિટીના સંશોધકો માને છે કે તેમણે આપણું મગજ યાદોને કેવી રીતે બનાવે છે તે સમજવામાં એક મોટી સફળતા મેળવી છે, અને કહે છે કે તેમનાં તારણો આખરે ફક્ત AI સુધારવા માટે જ નહીં, પરંતુ કમ્પ્યૂટર વિજ્ઞાનને સુધારવા માટે પણ ઉપયોગમાં લઈ શકાય છે. આ ઉપરાંત તેનો ઉપયોગ અલ્ઝાઇમર જેવી ડિજનરેટિવ મગજની સ્થિતિની સુધારવામાં પણ લઈ શકાશે.

પરંતુ તમને જાણીને નવાઈ લાગશે કે આ બધું સૂતી વખતે ઉંદરની આંખો શું જોઈ શકે છે તેના પર નિર્ભર હતું. આ બધું કેવા પ્રયોગ પરથી ફલિત થયું અને યાદશક્તિની બાબતમાં આપણું મગજ કેવી રીતે કામ કરે છે. એ બધું સમજીશું આ લેખમાં.

આ મહિનાની શરૂઆતમાં નેચર જર્નલમાં પ્રકાશિત થયેલા સંશોધનપત્રમાં જાણવા મળ્યું છે કે ઉંદરો તેમના ઊંઘચક્રના વિવિધ તબક્કામાં નવી અને જૂની યાદોની પ્રક્રિયા કરીને તેમના વચ્ચે દખલ ટાળે છે.

મુખ્ય લેખક ડૉ. અઝહારા ઓલિવાએ બીબીસીને જણાવ્યું, "પહેલી વાર આપણે જાણી શક્યા છીએ કે આંખના સંપર્ક દ્વારા મગજ કેવા પ્રકારની યાદશક્તિને મજબૂત બનાવી રહ્યું છે. ઉંદરો આ પ્રકારના પ્રયોગ માટે આદર્શ છે, કારણ કે તેઓ સૂતી વખતે અમુક સમય માટે તેમની આંખો આંશિક રીતે ખુલ્લી રાખે છે. જે વૈજ્ઞાનિકોને તેમના મગજમાં જોવાની એક બારી પૂરી પાડે છે."

જ્યારે ઉંદરો સૂઈ જાય છે, ત્યારે તેમની કીકી લગભગ એક મિનિટ માટે વારંવાર સંકોચાય છે અને પછી તેના મૂળ મોટા કદમાં પાછી ફરે છે.

વૈજ્ઞાનિકોએ જે શોધી કાઢ્યું તે એ હતું કે ઉંદરનું મગજ ઊંઘના દરેક તબક્કા દરમિયાન અલગ અલગ કામ કરી રહ્યું હતું.

ડૉ. ઓલિવા કહે છે કે, "જ્યારે કીકી મોટી હોય છે, ત્યારે મગજ જૂની યાદોને સાચવી રાખે છે, અને જ્યારે કીકી નાની હોય છે, ત્યારે તે નવી યાદોને સમાવી લે છે. સંશોધક ટીમ માને છે કે આ બે-તબક્કાની સિસ્ટમ મગજ નવા જ્ઞાનને કેવી રીતે સમાવી શકે અને સાથે સાથે જૂના જ્ઞાનને પણ સાચવી શકે કે નહીં તેવી સમસ્યાનો સંભવિત ઉકેલ છે".

આ સૂક્ષ્મ માહિતી મળી શકી, કારણ કે પ્રયોગોમાં ઉપયોગમાં લેવાતા ભૂરા ઉંદરો (જે સફેદ ઉંદરો કરતાં વધુ બુદ્ધિશાળી માનવામાં આવે છે) માં આનુવંશિક રીતે એન્જિનિયર્ડ ન્યુરોન્સ (મગજ કોષો) હોય છે જે પ્રકાશને પ્રતિભાવ આપતા હોય છે.

સહ મુખ્ય લેખક ડૉ. એન્ટોનિયો ફર્નાન્ડીઝ રુઇઝ કહે છે, "ઉંદરો પોતે ટ્રાન્સજેનિકલી સંશોધિત છે, તેથી તેઓ તેમના મગજના કોષોમાં કૃત્રિમ પ્રોટીન વ્યક્ત કરી શકે છે."

સહલેખક હોંગજુ ચાંગ કહે છે, "જ્યારે આપણે મગજમાં ઑપ્ટિક ફાઇબર દાખલ કરીએ છીએ, ત્યારે ખૂબ જ ઓછી માત્રામાં પ્રકાશ સાથે આપણે તે ચેતાકોષોને સક્રિય કરી શકીએ છીએ - આપણે ઇચ્છા મુજબ મગજમાં ચોક્કસ કોષોને સક્રિય કરી શકીએ છીએ."

પ્રયોગમાં ઉંદરોએ માથા પર એક આવરણ પહેરાવવામાં આવ્યું છે જેથી કૅમેરા દ્વારા તેમની આંખોનું નિરીક્ષણ કરી શકાય અને ઇલેક્ટ્રોડ મગજ સુધી પહોંચાડી શકાય.

ઉંદરો કૅમેરા અને અરીસા સાથેનો એક ખાસ હેડસેટ પહેરે છે, જેથી વૈજ્ઞાનિકો ઉંદરની કીકીનું અવલોકન કરી શકે અને જાણી શકે કે ઉંદર ઊંઘના કયા તબક્કામાં છે. મગજને ફક્ત જરૂરી સમયગાળા દરમિયાન જ ઉત્તેજિત કરી શકાય છે - જ્યારે કીકી મોટી હોય કે નાની.

મગજમાં રોપાયેલા નાના ઇલેક્ટ્રોડ્સ વૈજ્ઞાનિકોને ઉંદરના મગજની પ્રક્રિયાનું અવલોકન કરવાની અને તેની યાદો બનાવવાની ક્ષમતામાં વિક્ષેપ કરવાની મંજૂરી આપે છે.

સેંકડો ચોક્કસ ચેતાકોષોનો અભ્યાસ કરવાથી વૈજ્ઞાનિકો શોધી શકે છે કે તેઓ કયા ક્રમમાં કાર્ય કરી રહ્યા છે, અને જો આ ભૂતકાળના અનુભવના ક્રમ સાથે મેળ ખાય છે, તો તે સૂચવે છે કે સૂતો ઉંદર ભૂતકાળની ઘટનાની સમીક્ષા કરી રહ્યો છે. અને તે યાદશક્તિને મજબૂત બનાવી રહ્યો છે.

"જ્યારે હું કોઈ રૂમમાંથી પસાર થાઉં ત્યારે ચોક્કસ ચેતાકોષો ચોક્કસ ક્રમમાં સક્રિય થાય છે. અને પછી રાત્રે તે જ કોષો ફરીથી તે જ ક્રમમાં સક્રિય થાય છે. તેથી તે યાદો મજબૂત અને સ્થિર થાય છે," ચાંગ સમજાવે છે.

"પરંતુ સૂતા ઉંદરમાં આનુવંશિક રીતે સુધારેલા ચેતાકોષ પર ઓપ્ટિક ફાઇબર દ્વારા થોડી માત્રામાં પ્રકાશ પડવાથી આ પ્રક્રિયામાં વિક્ષેપ પડે છે.

રિપોર્ટનાં સહલેખક ડૉ. વેનબો ટાંગ કહે છે કે, "અમે પ્રાણીને ચીઝ બોર્ડ મેઝમાં મૂકીએ છીએ. આ એક ગોળાકાર આકારવાળું બોર્ડ હોય છે જેમાં ઘણાં બધાં છિદ્રો હોય."

"અને એક છિદ્રમાં આ છુપાયેલું ઇનામ ખાંડ હોય છે."

પછી ઉંદરો મીઠા ખોરાક સુધી પહોંચવાનો માર્ગ શોધે અને શીખે છે. અને વૈજ્ઞાનિકો ચેતાકોષો કઈ પૅટર્નમાં કાર્ય કરે છે તેના નકશા બનાવે છે. બીજું, અલગ રસ્તો અપનાવીને તેઓ જૂની યાદો અને તે દિવસે બનેલી નવી યાદો વચ્ચે તફાવત કરી શકે છે.

ત્યાર બાદ ટીમે શોધવાનું શરૂ કર્યું કે શું તેઓ પસંદગી કરીને યાદોને ભૂંસી શકે છે.

ટીમે શોધી કાઢ્યું કે જ્યારે ઉંદરોએ નાની કીકીવાળા ઊંઘના તબક્કા દરમિયાન યાદશક્તિ બનાવતા ચેતાકોષોને દબાવી દેવામાં આવ્યા ત્યાર બાદ ઊંઘમાંથી જાગ્યા બાદ તેઓ ખાંડ સુધી પહોંચવાનો નવો માર્ગ ભૂલી ગયા હતા.

જોકે, જ્યારે તેઓએ મોટી કીકીવાળા ઉંઘના તબક્કા દરમિયાન આમ કર્યું ત્યારે ઉંદરો સીધા ખાંડ સુધી પહોંચી ગયા. તેઓ રસ્તો યાદ રાખી શક્યા જે દર્શાવે છે કે ઊંઘ દરમિયાન યાદશક્તિ બનાવવાની તેમની પ્રક્રિયામાં કોઈ ખલેલ પહોંચી ન હતી.

વૈજ્ઞાનિકો મગજની પ્રવૃત્તિ પર નજર રાખી શક્યા અને તેથી તેઓ સમજ્યા કે મગજમાં તાજેતરના અનુભવોનું મોટા ભાગની પુનઃપ્રક્રિયા ત્યારે થતી હતી જ્યારે કીકી નાની હતી. અગાઉના પ્રયોગો પરથી તેમનું માનવું છે કે મોટી કીકી ઊંઘનો એવો તબક્કો છે કે જે નવી યાદોને વધુ મજબૂત બનાવે છે.

આનાથી ટીમ એ નિષ્કર્ષ પર પહોંચી કે ઓછામાં ઓછા ઉંદરોમાં મગજ નવી યાદોને સંગ્રહિત કરવાનું અને જૂની યાદોને રાખવાનાં બે કાર્યો અલગ અલગ રીતે કરે છે. જે તેમને આ બંને એકમેક સાથે દખલ કરતા અટકાવે છે.

આપણે જાણીએ છીએ કે ઊંઘ યાદશક્તિના નિર્માણની પ્રક્રિયામાં કેટલી મહત્ત્વપૂર્ણ છે. આ અભ્યાસ સૂચવે છે કે મગજમાં વિવિધ તબક્કા દરમિયાન શું થાય છે અને તે યાદશક્તિ બનાવવામાં, તેને સ્થાપિત કરવામાં આવતી સમસ્યાઓ અટકાવવા માટે મહત્ત્વપૂર્ણ છે.

ટીમ માને છે કે અન્ય ઘણા કેસોની જેમ ઉંદરોમાં તેનાં તારણો મનુષ્યો માટે પણ સુસંગત હોવાં જોઈએ. ઉંદર પણ સસ્તન પ્રાણી છે અને મનુષ્યો સાથે ઘણી આનુવંશિક સમાનતાઓ અને જૈવિક પ્રક્રિયાઓ તેનામાં જોવા મળે છે. જરૂરિયાતો અને પર્યાવરણીય પડકારોમાં પણ તે મનુષ્ય સાથે સામ્યતા ધરાવે છે.

જો આપણે માનવમગજને જૂની અને નવી યાદોના ગૂંચવાડામાંથી બચાવી શકીએ તો આપણે વિવિધ પરિસ્થિતિઓની સારવારના રસ્તાઓ પણ શોધી શકીશું.

"અમને લાગે છે કે કુદરતી વૃદ્ધત્વ સાથે અને કદાચ અલ્ઝાઇમર જેવા રોગો સાથે પણ આવું જ કંઈ થઈ રહ્યું છે," ડૉ. ફર્નાન્ડીઝ રુઇઝ કહે છે.

"તમારી પાસે એવી યાદશક્તિ હોઈ શકે છે જેને તમે ખાસ ભૂંસી નાખવા માંગો છો, જેમ કે PTSD અથવા હાનિકારક પ્રકારની યાદો," ડૉ. ઓલિવા કહે છે. તે સૂચવે છે કે ભવિષ્યમાં આપણે તે ચોક્કસ આઘાતજનક યાદશક્તિ અથવા અનુભવના એકત્રીકરણ દરમિયાન ઊંઘમાં દખલ કરી શકીશું.

આ સંશોધન AI ને માનવમગજ જેવાં જ ઘણાં કાર્યો શીખવામાં પણ મદદ કરી શકે છે.

"જ્યારે તમે કોઈ કૃત્રિમ બુદ્ધિ પ્રણાલીને કોઈ કાર્ય કરવાનું કહો છો, ત્યારે તેઓ તે ખૂબ સારી રીતે કરી શકે છે. તે મનુષ્યો કરતાં પણ વધુ સારું પ્રદર્શન કરે છે," ડૉ. ટાંગ કહે છે. "પરંતુ જ્યારે તમે AI પ્રણાલીને ઘણાં બધાં કાર્યો કરવાનું કહેશો ત્યારે તે એક પડકારરૂપ રહેશે."

"જો હું એક નવા કૃત્રિમ ન્યુરલ નેટવર્કને એક છબિ ઓળખવાની તાલીમ આપું તો તે ખૂબ જ અદ્ભુત રીતે કામ કરશે. " હોંગ્યુ ચાંગ કહે છે.

"પણ જો હું ઇચ્છું કે તેઓ કંઈક વધારે શીખે. અને હું તેમને કૂતરાની તાલીમ આપું. તમારે તેને ફરીથી તાલીમ આપવી પડશે. કારણ કે આ નવો ડેટાસેટ જૂના ડેટાસેટને ઓવરરાઇટ કરશે. તે હવે કૂતરાને યાદ રાખશે પણ તે બિલાડીને ભૂલી જશે." આ ક્ષેત્રનો એક ઉપયોગ એ છે કે તે AI માટે નવી વસ્તુઓ શીખવાનો માર્ગ મોકળો કરી દેશે. "

એકંદરે "આ અભ્યાસ એ છે કે ઊંઘ આપણને યાદોને વધુ સારી રીતે સંગ્રહિત કરવામાં કેવી રીતે મદદ કરી શકે છે," ડૉ. તાંગ કહે છે, અને આ માનવ સ્વાસ્થ્યને સુધારવામાં મદદ કરી શકે છે.

જોકે, આનાથી હોમર સિમ્પસનને કોઈ મદદ ના મળી શકી હોત. જેઓ વાઇન બનાવવાના કોર્સ શીખ્યા બાદ કાર ચલાવવાનું ભૂલી ગયા હતા. તેમની આ અસમર્થતાને ઊંઘના તબક્કાઓ સાથે કોઈ લેવાદેવા નહોતી. તે માત્ર "નશામાં હતા."

બીબીસી માટે કલેક્ટિવ ન્યૂઝરૂમનું પ્રકાશન

તમે બીબીસી ગુજરાતીને સોશિયલ મીડિયામાં Facebook પર , Instagram પર, YouTube પર, Twitter પર અને WhatsApp પર ફૉલો કરી શકો છો.