संपादक की टिप्पणी: इस साप्ताहिक श्रृंखला में, लाइवसाइंस ने यह पता लगाया कि कैसे प्रौद्योगिकी वैज्ञानिक अन्वेषण और खोज को संचालित करती है।
मानव अनुभव मस्तिष्क द्वारा परिभाषित किया जाता है, फिर भी इस 3-एलबी के बारे में बहुत कुछ। अंग एक रहस्य बना हुआ है। फिर भी, मस्तिष्क इमेजिंग से लेकर मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस तक, वैज्ञानिकों ने तकनीक को दिमाग के अंदर विकसित करने के लिए प्रभावशाली प्रगति की है।
मस्तिष्क का इमेजिंग
वर्तमान में, मस्तिष्क का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिक इसकी संरचना या इसके कार्य को देख सकते हैं। संरचनात्मक इमेजिंग में, मशीनें मस्तिष्क के बड़े पैमाने पर शरीर रचना विज्ञान का स्नैपशॉट लेती हैं जिनका उपयोग ट्यूमर या रक्त के थक्कों के निदान के लिए किया जा सकता है, उदाहरण के लिए। कार्यात्मक इमेजिंग मस्तिष्क का एक गतिशील दृश्य प्रदान करता है, जिसमें दिखाया गया है कि सोच और धारणा के दौरान कौन से क्षेत्र सक्रिय हैं।
संरचनात्मक-इमेजिंग तकनीकों में कैट स्कैन, या कम्प्यूटरीकृत अक्षीय टोमोग्राफी शामिल हैं, जो कई अलग-अलग कोणों से सिर पर एक्स-रे बीम करके मस्तिष्क के माध्यम से स्लाइस की छवियां लेती हैं। उदाहरण के लिए, मस्तिष्क की चोट का निदान करने के लिए कैट, या सीटी, स्कैन का उपयोग अक्सर किया जाता है। एक अन्य विधि, पॉज़िट्रॉन एमिशन टोमोग्राफी (पीईटी), मस्तिष्क की 2 डी और 3 डी दोनों छवियों को उत्पन्न करती है: रक्त में इंजेक्ट किया गया एक रेडियोधर्मी लेबल रासायनिक गामा किरणों का उत्सर्जन करता है जो एक स्कैनर का पता लगाता है। और चुंबकीय अनुनाद इमेजिंग (MRI) एक मजबूत चुंबकीय क्षेत्र के भीतर परमाणुओं के चुंबकीय स्पिन को मापकर मस्तिष्क की समग्र संरचना का एक दृश्य प्रदान करता है।
"कोई सवाल नहीं है कि एमआरआई संभवतः मस्तिष्क को देखने का सबसे अच्छा तरीका है," चैपल हिल में यूनिवर्सिटी ऑफ नॉर्थ कैरोलिना के रेडियोलॉजिस्ट और मॉरिसियो कैस्टिलो ने कहा, न्यूरॉनाडोलॉजी के अमेरिकन जर्नल के मुख्य संपादक।
कार्यात्मक इमेजिंग के दायरे में, मौजूदा सोने का मानक कार्यात्मक एमआरआई (एफएमआरआई) है। यह तकनीक विभिन्न मस्तिष्क क्षेत्रों में रक्त प्रवाह में परिवर्तन को एक छद्म के रूप में मापती है, जिसके लिए वे क्षेत्र सक्रिय होते हैं जब कोई व्यक्ति किसी कार्य को करता है जैसे कोई शब्द पढ़ना या चित्र देखना।
"आजकल जोर देने का प्रयास है कि मस्तिष्क को प्रांतस्था की सक्रियता के साथ कैसे तार दिया जाए," कैस्टिलो ने कहा।
मस्तिष्क की संरचना और कार्य को मर्ज करने के लिए कई तरीकों को जोड़ा जा सकता है। उदाहरण के लिए, एमआरआई और पीईटी स्कैनिंग एक साथ किया जा सकता है, और छवियों को मस्तिष्क के शारीरिक मानचित्र पर सुपरिंपोजित शारीरिक गतिविधि दिखाने के लिए जोड़ा जा सकता है। कैस्टिलो ने कहा कि अंतिम परिणाम का उपयोग एक सर्जन को मस्तिष्क के घाव का स्थान बताने के लिए किया जा सकता है।
हाल ही में, मस्तिष्क के अंदर सचमुच देखने के लिए एक नई तकनीक विकसित की गई है। मूलता (मूल रूप से स्पष्ट लिपिड-एक्सचेंजिड एक्रिलामाइड-हाइब्रिड रिजिड इमेजिंग / इम्यूनोस्टेनिंग / इन सीटू हाइब्रिडाइजेशन-संगत ऊतक-हाइड्रोगेल) के लिए कहा जाता है, यह अपनी संरचना को बनाए रखते हुए प्रकाश के लिए पारदर्शी (गैर-मस्तिष्क) को पारदर्शी बना सकता है। तकनीक का उपयोग पहले से ही एक वयस्क माउस मस्तिष्क के न्यूरोलॉजिकल वायरिंग की कल्पना करने के लिए किया गया है।
डिकोडिंग विचार
कुछ वैज्ञानिक मस्तिष्क के अंदर अधिक आलंकारिक रूप से देखना चाहते हैं। मस्तिष्क-कंप्यूटर इंटरफेस (बीसीआई या बीएमआई, मस्तिष्क-मशीन इंटरफेस) दर्ज करें, ऐसे उपकरण जो मस्तिष्क के संकेतों को बाहरी डिवाइस से जोड़ते हैं, जैसे कि कंप्यूटर या कृत्रिम अंग। बीसीआई गैर-आक्रामक प्रणालियों से लेकर है, जो कि खोपड़ी पर रखे गए इलेक्ट्रोड से अधिक आक्रामक होते हैं, जो इलेक्ट्रोड को मस्तिष्क में ही प्रत्यारोपित करने की आवश्यकता होती है।
नॉनविनसिव बीसीआई में स्कैल्प-आधारित इलेक्ट्रोएन्सेफलोग्राफी (ईईजी) शामिल है, जो मस्तिष्क के बड़े क्षेत्रों में कई न्यूरॉन्स की गतिविधि को रिकॉर्ड करता है। ईईजी आधारित प्रणालियों का लाभ यह है कि उन्हें सर्जरी की आवश्यकता नहीं होती है। दूसरी ओर, ये सिस्टम केवल सामान्यीकृत मस्तिष्क गतिविधि का पता लगा सकते हैं, इसलिए उपयोगकर्ता को केवल एक ही कार्य पर अपने विचारों को केंद्रित करना होगा।
अधिक इनवेसिव सिस्टम में इलेक्ट्रोकॉर्टिकोग्राफी (ईसीओजी) शामिल है, जिसमें कॉर्टेक्स से ईईजी संकेतों को रिकॉर्ड करने के लिए इलेक्ट्रोड को मस्तिष्क की सतह पर प्रत्यारोपित किया जाता है। चूंकि वाइल्डर पेनफील्ड और हर्बर्ट जैस्पर ने 1950 के दशक की शुरुआत में तकनीक का नेतृत्व किया था, इसलिए इसका उपयोग अन्य उद्देश्यों के साथ किया गया है, ताकि मस्तिष्क क्षेत्रों की पहचान की जा सके जहां मिरगी के दौरे शुरू होते हैं।
कुछ बीसीआई मस्तिष्क के प्रांतस्था के अंदर प्रत्यारोपित इलेक्ट्रोड का उपयोग करते हैं। यद्यपि ये प्रणालियां अधिक आक्रामक हैं, उनके पास बहुत बेहतर रिज़ॉल्यूशन है और व्यक्तिगत न्यूरॉन्स द्वारा भेजे गए संकेतों को उठा सकते हैं। बीसीआई अब केवल विचार के माध्यम से एक रोबोटिक हाथ को नियंत्रित करने के लिए पैरापलेजिया (सभी चार अंगों के पक्षाघात) वाले मनुष्यों को अनुमति दे सकता है, या उपयोगकर्ताओं को केवल अपने दिमाग का उपयोग करके कंप्यूटर स्क्रीन पर शब्दों को बाहर निकालने की अनुमति दे सकता है।
कई प्रगति के बावजूद, मस्तिष्क के बारे में बहुत कुछ अज्ञात है। इस अंतर को पाटने के लिए, अमेरिकी वैज्ञानिक अप्रैल में राष्ट्रपति बराक ओबामा द्वारा घोषित मानव मस्तिष्क का नक्शा बनाने के लिए एक नई परियोजना शुरू कर रहे हैं, जिसे ब्रिन पहल (एडवांसिंग इनोवेटिव न्यूरोटेक्नोलोजी के माध्यम से ब्रेन रिसर्च) कहा जाता है।
लेकिन न्यूरोसाइंटिस्ट्स ने उनके लिए अपना काम काट दिया है। "मस्तिष्क शायद ब्रह्मांड में सबसे जटिल मशीन है," कैस्टिलो ने कहा। "हम अभी भी इसे समझने से एक लंबा रास्ता तय कर रहे हैं।"
