अध्ययन में पाया गया कि ग्रिड कोशिकाएं स्थानिक नेविगेशन के लिए एकल वैश्विक प्रणाली के बजाय कई स्थानीय मानचित्र बनाती हैं

ग्रिड कोशिकाएं मस्तिष्क क्षेत्र में विशेष न्यूरॉन्स का एक वर्ग है जिसे एंटोरहिनल कॉर्टेक्स कहा जाता है, जो स्थानिक नेविगेशन और कुछ स्मृति प्रक्रियाओं का समर्थन करने के लिए जाना जाता है। पिछले तंत्रिका विज्ञान अध्ययनों में पाया गया है कि जैसे ही मनुष्य और अन्य जानवर अपने परिवेश में घूमते हैं, ये कोशिकाएं एक ग्रिड-जैसे पैटर्न का पालन करते हुए सक्रिय होती हैं, जिससे पर्यावरण का एक प्रकार का आंतरिक मानचित्र बनता है।

हीडलबर्ग यूनिवर्सिटी के मेडिकल फैकल्टी, जर्मन कैंसर रिसर्च सेंटर और ईबीआरआई के शोधकर्ताओं ने हाल ही में उन प्रक्रियाओं पर नई रोशनी डालने के उद्देश्य से एक अध्ययन किया, जिसके माध्यम से ग्रिड कोशिकाएं अंतरिक्ष में एक जानवर की स्थिति को बताती हैं और स्थानिक नेविगेशन में योगदान करती हैं। उनके निष्कर्ष, प्रकाशित में प्रकृति तंत्रिका विज्ञानसुझाव है कि एकल वैश्विक मानचित्र बनाने और बनाए रखने के बजाय, ये कोशिकाएं कई स्थानीय मानचित्र तैयार करती हैं जो उनके आसपास के स्थान में जानवरों के भविष्य के व्यवहार का मार्गदर्शन कर सकते हैं।

पेपर के वरिष्ठ लेखक केविन एलन ने मेडिकल एक्सप्रेस को बताया, “मे-ब्रिट और एडवर्ड मोजर के समूह द्वारा ग्रिड कोशिकाओं की खोज के तुरंत बाद, यह प्रस्तावित किया गया था कि ये न्यूरॉन्स पथ एकीकरण का समर्थन कर सकते हैं।” “इस मौलिक नेविगेशन प्रक्रिया में, एक जानवर बाहरी स्थलों की अनुपस्थिति में भी, लगातार स्व-गति संकेतों को एकीकृत करके अपनी स्थिति का अनुमान लगाता है। हालांकि, ग्रिड कोशिकाओं के अधिकांश पिछले अध्ययन बाहरी संकेतों से समृद्ध वातावरण में आयोजित किए गए थे, जिससे पथ-एकीकरण प्रक्रियाओं को अलग करना मुश्किल हो गया।”

पिछले संबंधित अध्ययनों की सीमाओं को पार करने के लिए, एलन और उनके सहयोगियों ने एक नया प्रयोगात्मक प्रतिमान विकसित किया जो उन्हें ग्रिड कोशिकाओं की गतिविधि को रिकॉर्ड करने की अनुमति देगा, जबकि जानवर पूरी तरह से स्व-गति संकेतों को एकीकृत करके अपनी स्थिति का अनुमान लगाते हैं। उनके हालिया अध्ययन का मुख्य उद्देश्य यह बेहतर ढंग से समझना था कि समय के साथ ग्रिड-सेल प्रतिनिधित्व को कैसे बनाए रखा या पुनर्गठित किया जाता है, खासकर जब बाहरी संदर्भ बिंदु (यानी, ऐसे स्थलचिह्न जो जानवरों से पहले सामना किए गए थे) हटा दिए जाते हैं।

एलन ने समझाया, “ग्रिड कोशिकाओं की गतिविधि से आंदोलन को डीकोड करने के लिए हम जिस विधि का उपयोग करते हैं वह जटिल है।” “हमें सबसे पहले अपनी रिकॉर्डिंग तकनीक में सुधार करने की आवश्यकता थी ताकि हम स्वतंत्र रूप से घूमने वाले चूहों में एक साथ ~ 10 से अधिक ग्रिड कोशिकाओं को रिकॉर्ड कर सकें। मुख्य प्रगति उच्च-घनत्व सिलिकॉन जांच का उपयोग था, जिसने हमें उच्च परिशुद्धता के साथ कई ग्रिड कोशिकाओं की समन्वित गतिविधि को पकड़ने की अनुमति दी।”

कई ग्रिड कोशिकाओं की गतिविधि को एक साथ रिकॉर्ड करने के लिए एक विश्वसनीय विधि की पहचान करने के बाद, शोधकर्ताओं ने एक एल्गोरिदम विकसित किया जो इस रिकॉर्ड की गई गतिविधि के आधार पर किसी जानवर की गतिविधियों का अनुमान लगा सकता है। यह तकनीक एक ज्ञात तथ्य पर निर्भर करती है, अर्थात् ग्रिड-सेल फायरिंग फ़ील्ड की सापेक्ष स्थिति एक दूसरे के संबंध में तय होती है।

“उदाहरण के लिए, यदि ग्रिड सेल ए हमेशा ग्रिड सेल बी से 20 सेमी उत्तर में फायर करता है, तो यह देखने पर कि सेल बी सेल ए से ठीक पहले सक्रिय है, पता चलता है कि जानवर 20 सेमी उत्तर में चला गया है,” एलन ने कहा। “हमने इन संबंधों को स्वचालित रूप से सीखने और ग्रिड कोशिकाओं के समूहों के अनुक्रमिक फायरिंग पैटर्न से चूहों की गति की भविष्यवाणी करने के लिए एक कृत्रिम तंत्रिका नेटवर्क को प्रशिक्षित किया। इस दृष्टिकोण ने हमें तंत्रिका गतिविधि से जानवरों की गति को सीधे पढ़ने में सक्षम बनाया।”

अपने नए विकसित एल्गोरिदम का उपयोग करके, एलन और उनके सहयोगी इस बारे में दिलचस्प नई अंतर्दृष्टि इकट्ठा करने में सक्षम थे कि ग्रिड कोशिकाएं जानवरों के परिवेश का प्रतिनिधित्व कैसे करती हैं। उनके निष्कर्ष बताते हैं कि एकल, निश्चित वैश्विक समन्वय प्रणाली का प्रतिनिधित्व करने के बजाय, कोशिकाएं एक स्थानिक संदर्भ फ्रेम पर भरोसा करती हैं जो हाल के अनुभवों और संदर्भ के जवाब में गतिशील रूप से बदल सकती हैं।

“इस विचार को स्पष्ट करने के लिए, पूर्ण अंधेरे में एक कमरे में प्रवेश करने की कल्पना करें: सबसे पहले, आपकी स्थिति की आंतरिक भावना उस द्वार पर टिकी हो सकती है जहां आपने प्रवेश किया था,” एलन ने कहा। “फिर भी सोफे से टकराने के बाद, आपका आंतरिक ‘मानचित्र’ इस नए संदर्भ बिंदु पर स्थिर होकर स्थानांतरित हो सकता है। इसी तरह, हमारे प्रयोगों में, नेविगेशन के दौरान ग्रिड-सेल मानचित्रों का एंकरिंग बिंदु बदल गया, जिससे पता चलता है कि मस्तिष्क की स्थानिक समन्वय प्रणाली लचीली और संदर्भ-निर्भर है, न कि पूर्ण संदर्भ के लिए तय की गई है।”

विशेष रूप से, एलन और उनके सहयोगियों द्वारा एकत्र किए गए परिणाम तंत्रिका वैज्ञानिक समुदाय के भीतर लंबे समय से चली आ रही धारणाओं को चुनौती देते हैं कि ग्रिड कोशिकाएं स्थानिक नेविगेशन में कैसे योगदान करती हैं। पहले के कुछ कार्यों के विपरीत, उनका सुझाव है कि ये कोशिकाएँ मूल रूप से अनुमान से अधिक अनुकूली तरीके से वातावरण का मानचित्रण करती हैं, और अंतरिक्ष में किसी जानवर के स्थान को गतिशील रूप से अपडेट करती हैं।

भविष्य के अध्ययन टीम के निष्कर्षों पर आधारित हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, उन प्रक्रियाओं को और अधिक स्पष्ट करने का प्रयास किया जा रहा है जिनके माध्यम से ग्रिड कोशिकाएं बाहरी या प्रासंगिक संकेतों के जवाब में स्थानीय मानचित्रों को अपडेट करती हैं। समवर्ती रूप से, यह कार्य नए ग्रिड सेल-प्रेरित कम्प्यूटेशनल सिस्टम के विकास को सूचित कर सकता है जो मानचित्रों और रोबोट नेविगेशन के निर्माण में सुधार कर सकता है।

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