मानव मस्तिष्क दुनिया को समझने के लिए पहले से मौजूद दिशानिर्देशों के साथ जन्म लेता है

 (news.ucsc.edu)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2025-11-26 | 1 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • यह पुष्टि हुई है कि मानव मस्तिष्क के शुरुआती विकास चरण में संवेदी अनुभव से पहले ही संरचित विद्युत गतिविधि पैटर्न मौजूद होते हैं
  • UC Santa Cruz के शोधकर्ताओं ने brain organoid का उपयोग करके इस शुरुआती न्यूरल गतिविधि का अवलोकन किया
  • कोशिकाओं ने बाहरी उत्तेजना के बिना भी स्वायत्त रूप से सर्किट बनाकर परस्पर क्रिया करने वाली संरचना दिखाई
  • यह पैटर्न मानव मस्तिष्क के ‘default mode’ जैसे समय-आधारित सिग्नल सीक्वेंस से बना है
  • यह खोज न्यूरोडेवलपमेंटल विकारों के निदान और उपचार, तथा विषैले पदार्थों के प्रभाव के आकलन के लिए नई संभावनाएँ प्रस्तुत करती है

प्रारंभिक मस्तिष्क की स्व-संगठित गतिविधि

  • शोधकर्ताओं ने यह खोजते हुए कि मानव सोच कब और कैसे शुरू होती है, संवेदी अनुभव से पहले की मस्तिष्कीय विद्युत गतिविधि का अवलोकन किया
    • UC Santa Cruz की टीम ने मानव स्टेम कोशिकाओं से बने 3D brain organoid का उपयोग किया
    • ये organoid बाहरी संवेदी इनपुट के बिना भी स्वयं सर्किट बनाते हैं और विद्युत संकेत उत्सर्जित करते हैं
  • प्रोफेसर Tal Sharf ने समझाया, “कोशिकाएँ बाहरी दुनिया का अनुभव करने से पहले ही आपस में परस्पर क्रिया करती हैं और सर्किट बनाती हैं”
    • उन्होंने इसकी तुलना ‘आदिम अवस्था के operating system’ से की और मस्तिष्क की उस संरचना का अध्ययन किया जो संवेदी अनुभव से आकार लेने से पहले मौजूद होती है

शोध पद्धति और तकनीक

  • शोधकर्ताओं ने organoid के भीतर एकल न्यूरॉन की विद्युत गतिविधि मापने के लिए CMOS-आधारित microelectrode array chip का उपयोग किया
    • इस chip में हजारों सूक्ष्म amplifiers शामिल हैं, जो पहले से बने न्यूरल सर्किट के संकेतों को उच्च सटीकता से पकड़ते हैं
  • organoid मानव भ्रूणीय स्टेम कोशिकाओं से व्युत्पन्न 3D ऊतक मॉडल हैं, जो मस्तिष्क विकास अनुसंधान के लिए नैतिक और तकनीकी लाभ प्रदान करते हैं
    • UC Santa Cruz के Braingeneers group ने UC San Francisco और UC Santa Barbara के साथ मिलकर यह मॉडल विकसित किया
  • Sharf lab physics, materials science, और electrical engineering को जोड़कर नई neural interface तकनीक विकसित कर रही है

पैटर्न निर्माण और मस्तिष्क का default mode

  • शोधकर्ताओं ने देखा कि organoid संवेदी इनपुट मिलने से महीनों पहले ही स्वस्फूर्त विद्युत संकेत पैटर्न उत्पन्न करते हैं
    • ये संकेत visual, auditory जैसी जटिल संवेदी जानकारी को संसाधित करने से पहले के चरण में ही दिखाई देते हैं
  • न्यूरॉनों की firing यादृच्छिक नहीं थी, बल्कि ‘default mode’ कहलाने वाले संरचित पैटर्न का पालन करती थी
    • यह default mode मस्तिष्क को भविष्य में संवेदी उत्तेजनाओं को संसाधित करने के लिए संभावित प्रतिक्रिया-सीमा का ढाँचा प्रदान करता है
  • organoid में देखे गए शुरुआती पैटर्न वास्तविक मानव मस्तिष्क के default mode से मिलते-जुलते समय-आधारित sequence दिखाते हैं
    • यह genetically encoded neural blueprint की मौजूदगी का संकेत देता है

विकासवादी और चिकित्सीय महत्व

  • शोधकर्ताओं ने बताया कि ऐसी स्व-संगठित प्रणालियाँ दुनिया की समझ की आधारभूत संरचना बना सकती हैं
    • इससे यह संभावना सामने आती है कि विकासक्रम में केंद्रीय तंत्रिका तंत्र ने दुनिया का अन्वेषण और उससे अंतःक्रिया करने के लिए एक map पहले से तैयार किया हो
  • organoid वास्तविक मस्तिष्क की बुनियादी संरचना को पुनर्निर्मित करते हैं, इसलिए इनका उपयोग न्यूरोडेवलपमेंटल रोगों के अध्ययन और विषैले पदार्थों के प्रभाव के विश्लेषण में किया जा सकता है
    • Sharf ने कहा कि ऐसी जटिल neural dynamics रोग संबंधी संकेतों की शुरुआती पहचान और उपचार विकसित करने में योगदान दे सकती है
    • आगे चलकर यह दवाओं, gene editing, और high-throughput screening तकनीकों के विकास तक पहुँच सकता है

शोध सहयोग और भागीदार संस्थान

  • इस शोध में UC Santa Barbara, Washington University in St. Louis, Johns Hopkins University, University Medical Center Hamburg-Eppendorf, ETH Zurich ने भाग लिया
  • शोधकर्ता organoid मॉडल के माध्यम से मानव मस्तिष्क विकास के शुरुआती चरणों और न्यूरल सर्किट निर्माण की प्रक्रियाओं का सूक्ष्म अध्ययन कर रहे हैं

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1 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2025-11-26
Hacker News की राय

  • कुछ जानवर जन्म लेते ही तुरंत चलने-फिरने के लिए तैयार होते हैं
    ऐसे जानवरों को precocial animals कहा जाता है, और वे जन्म लेते ही चलना जानते हैं
    उदाहरण के लिए, एक बछेड़ा जन्म के एक घंटे के भीतर खड़ा हो सकता है, और एक दिन बाद झुंड के साथ दौड़ सकता है
    लेकिन लेटना उनके भीतर सहज रूप से प्रोग्राम नहीं होता, इसलिए शुरुआत में वे अटपटे ढंग से गिरते हुए लेटते दिखते हैं
    घोड़े और beaver जैसे कृंतक इस प्रकार के हैं, और सूअर भी, लेकिन बंदर नहीं। इसका विकासवादी वंशक्रम से बहुत संबंध नहीं है

    • Labrador retriever का एक दिलचस्प मामला है
      ये St Johns Water Dog से निकले हैं और पानी के अनुकूल विशेषताएँ रखते हैं (otter tail, तैलीय फर, झिल्लीदार पंजे)
      कुछ लाइनों में ये जन्म से ही अच्छे तैराक होते हैं, लेकिन उन्हें यह पता नहीं होता कि वे तैरना जानते हैं
      इसलिए वे पानी के किनारे झिझकते हैं, लेकिन अगर संयोग से गिर जाएँ तो तुरंत तैरने लगते हैं और आनंद लेते हैं
      हालांकि सभी Lab ऐसे नहीं होते, खासकर hunting Lab को पानी के अनुकूलन का प्रशिक्षण चाहिए होता है, इसलिए विशेषज्ञ मार्गदर्शन ज़रूरी है
    • बच्चे को पालते हुए यह सोचना हैरान करता है कि “अगर यह कोई दूसरा जानवर होता, तो इस उम्र में क्या कर रहा होता?”
      3 दिन का घोड़ा चल रहा होता है, और 3 साल की बाघिन पहले ही माँ बन चुकी होती है
      लेकिन इंसान लगभग 6 साल की उम्र तक पहुँचते-पहुँचते ऐसी मानसिक क्षमताएँ दिखाता है जो कोई दूसरा जानवर नहीं दिखाता
    • शिशु में भी जन्म से चलने की सहज प्रवृत्ति होती है
      पैरों में पर्याप्त ताकत न होने से वह वास्तव में चल नहीं पाता, लेकिन उठाने पर चलने जैसी हरकत करता है
      यह प्रवृत्ति लगभग 3 महीने में गायब हो जाती है, और करीब 1 साल की उम्र में फिर से ‘सीखी’ जाती है
      अगर गुरुत्वाकर्षण बहुत कम वाले किसी ग्रह पर हों, तो शायद इंसान भी जन्म लेते ही चल सके
    • Andrej Karpathy के अनुसार, किताब पढ़ना सामग्री को याद करना नहीं, बल्कि मस्तिष्क को prompt करना है
      इसलिए जन्म से तैयार होने की अवधारणा भी वास्तव में ‘कार्यात्मक तैयारी’ से ज़्यादा सीखने की शुरुआत के समय का अंतर हो सकती है
      मानव शिशुओं में भी जन्म के समय swimming reflex होता है, इसलिए precocial और non-precocial का फर्क धुंधला हो सकता है
    • जिस घर में मैं रहता था उसके आसपास नीली पूँछ वाले बहुत से skink थे
      उनके बच्चे भी जन्म के कुछ ही दिनों में शिकारी से बचने के लिए दीवार की दरारों में शरीर सरकाना जानते थे
      उम्र की परवाह किए बिना सबको वही व्यवहार करते देखकर साफ लगता है कि यह एक सहज व्यवहार पैटर्न है

  • मानव शरीर की involuntary muscles और तंत्रिकाएँ पहले से ही ‘preconfigured’ होती हैं
    दिल बिना सीखे धड़कता है, और अधिकांश शारीरिक क्रियाएँ इसी तरह काम करती हैं

  • संबंधित शोधपत्र Nature Neuroscience 2025 में प्रकाशित
    “Preconfigured neuronal firing sequences in human brain organoids” है

  • लेख का शीर्षक भ्रामक है
    वास्तविक अध्ययन का आशय यह है कि organoid cells के firing patterns मस्तिष्क के default mode network से मिलते-जुलते हैं
    यह ‘firmware’ या ‘पहले से दिए गए निर्देशों’ का प्रमाण नहीं, बल्कि यह दर्शाता है कि न्यूरॉन परस्पर क्रिया करके स्वाभाविक पैटर्न बनाते हैं
    यानी यह दिखाता है कि organoid मस्तिष्क अनुसंधान के मॉडल के रूप में उपयोगी हो सकते हैं, लेकिन वास्तविक उपयोगिता अभी अनिश्चित है

    • इंसानी मस्तिष्क की बात आते ही लोग अक्सर अपनी-अपनी रुचियों की ओर बहक जाते हैं

  • यह अध्ययन “perception is a controlled hallucination” वाले सिद्धांत का समर्थन करता हुआ लगता है
    संवेदी इनपुट बस विकासक्रम से बने predictive processing को सुधारने का काम करता है

  • मानव DNA केवल लगभग 1.5GB जानकारी से पूरे मस्तिष्क और शरीर का निर्माण करता है
    इतनी कम सूचना से जटिल neural networks और व्यवहार बन जाना विश्वास करना कठिन लगता है
    इसे सिर्फ बिट्स के आकार से समझा नहीं जा सकता, इसमें एक रहस्य जैसा लगता है

    • इसे एक विशाल metaprogram की तरह सोचें तो थोड़ा समझ आता है
      DNA शर्तों के बड़े समूह की तरह काम करता है, खुद ही प्रोग्राम बनाता है और परस्पर क्रिया करता है
      इंसानों के लिए ऐसे self-configuring program को सहज रूप से समझना कठिन है
    • Nature वीडियो के अनुसार, दिल की पहली धड़कन इसलिए शुरू होती है क्योंकि यादृच्छिक विद्युत संकेत
      कोशिकाओं के बीच तरंगों की तरह फैलकर स्वयं-स्थायी लय बना लेते हैं
      यानी यह जटिल ‘software’ के बिना भी self-organized properties के आधार पर काम करता है
    • 80 के दशक के गेम River Raid की तरह, जीन शायद विस्तृत डेटा संग्रहीत करने के बजाय
      कुछ नियमों और seed से ही जटिल परिणाम उत्पन्न करते हों
      ब्रह्मांड भी शायद ऐसे ही सरल नियमों से पैदा हुआ एक emergent phenomenon हो सकता है
    • लेकिन मानव मस्तिष्क केवल DNA से नहीं बनता
      पालन-पोषण, भाषा और सामाजिक अंतःक्रिया जैसे बाहरी उद्दीपन अनिवार्य हैं
      अगर किसी इंसान को अलग-थलग रखकर बड़ा किया जाए, तो सिर्फ DNA से मानवीय सोच विकसित नहीं होगी
    • प्रोग्रामिंग की दुनिया के procedural generation की तरह,
      बहुत कम कोड से भी जटिल संगीत और ग्राफिक्स बनाए जा सकते हैं
      उदाहरण के लिए 64KB demo या 64k-scene gallery
      मानव विकास भी शायद ऐसे ही संपीड़ित जनरेटिव नियमों का परिणाम हो

  • सिर्फ नवजात शिशुओं वाले किसी द्वीप पर समाज बने तो क्या होगा, यह thought experiment दिलचस्प है
    बेशक, मानव शिशु वयस्कों के बिना जीवित नहीं रह सकते, लेकिन चूजे रह सकते हैं
    चूजे जन्म लेते ही पूर्ण व्यवहार पैटर्न दिखाते हैं
    इससे यह कल्पना करने का मन होता है कि अगर मानवता का ‘hard reboot’ हो जाए तो वह कैसी दिखेगी
    (मज़ाक की तरह सही, लेकिन अगर बच्चों को मंगल पर भेजकर पारिस्थितिक प्रयोग का प्रसारण किया जाए, तो शायद जवाब मिल जाए)

    • वास्तव में Fiji में ‘chicken boy case’ जैसा मामला हुआ था
      कहा जाता है कि मुर्गियों के साथ पले बच्चे ने मुर्गियों की तरह व्यवहार किया और आवाज़ें निकालीं
      यह दिखाता है कि मानव व्यवहार के निर्माण में पर्यावरण का प्रभाव कितना बड़ा है

  • Geoffrey Hinton ने Jon Stewart के साथ बातचीत में
    न्यूरॉनों को pattern detect करके ‘ping’ करने वाली इकाइयों की तरह बताया था, यह प्रभावशाली लगा
    जैसे न्यूरॉन एक-दूसरे से “मुझे यह सिग्नल मिला” कहकर संवाद करते हों और भूमिकाएँ बाँटते हों
    ऐसी पूर्व-स्थापित संचार संरचना संवेदी इनपुट से पहले भी मौजूद हो सकती है
    लेख में कहा गया है कि यह सिर्फ साधारण ‘ping’ नहीं, बल्कि समय-आधारित जटिल firing patterns हैं, इसलिए बात और भी विश्वसनीय लगती है

  • बहुत पहले से no-free-lunch theorem के जरिए इस तरह की अवधारणा सिद्ध की जा चुकी है
    सीखना संभव होने के लिए दुनिया के बारे में उपयोगी prior knowledge ज़रूरी होता है
    मस्तिष्क इसी पूर्वधारणा का जैविक कार्यान्वयन है
    यानी इंसान जन्म से ही सीखने योग्य संरचना के रूप में ‘preconfigured’ होता है

    • यह prior knowledge बहुत छोटा भी हो सकता है
      लेकिन मानव मस्तिष्क किन मान्यताओं को भीतर समेटे हुए है, इस पर अभी भी शोध चल रहा है,
      और इसे AI पर लागू करने में अभी लंबा रास्ता तय करना है

  • “यह विचार तो Kant पहले ही कह चुके थे” जैसी राय भी थी
    Kant on Reason – Stanford Encyclopedia of Philosophy

    • सुना है कि अगर किसी दर्शनशास्त्र के प्रोफेसर से पूछा जाए कि “यह विचार पहली बार कब आया था?”
      तो “Plato में नहीं था क्या?” कहना सुरक्षित जवाब माना जाता है
      Innateness in Philosophy – Plato to Aristotle
    • तो फिर अंततः बात Nietzsche के Perspectivism तक लौट आती है
      प्रयोग की सीमाएँ उसकी अपनी पूर्वधारणाओं से तय होती हैं
    • लेकिन Kant का दृष्टिकोण अलग है
      मस्तिष्क अनुभव का विषय है, इसलिए pure intuition और categories अनुभव से पहले की apriori संरचनाएँ हैं
      इसलिए मस्तिष्क के अवलोकन से कोई निश्चित निष्कर्ष नहीं निकाला जा सकता,
      केवल अनुभव-पूर्व ज्ञान-शर्तों पर ही चर्चा की जा सकती है