आम मक्खियों में पहले की तुलना में अधिक उन्नत संज्ञानात्मक क्षमताएं होती हैं। एक कस्टम-निर्मित इमर्सिव वर्चुअल रियलिटी क्षेत्र, न्यूरोजेनेटिक्स और रीयल-टाइम मस्तिष्क गतिविधि इमेजिंग का उपयोग करके, शोधकर्ताओं ने फल मक्खियों में ध्यान, काम करने की स्मृति और जागरूक जागरूकता जैसी क्षमताओं को पाया। जैसा कि वे हमारे रसोई घर में केले के एक बैच के आसपास झुंझलाते हैं, फल मक्खियों में स्तनधारियों के साथ बहुत कम समानता दिखाई देती है। लेकिन विज्ञान के लिए एक मॉडल प्रजाति के रूप में, शोधकर्ता हमारे और छोटे फल-प्रेमी कीड़ों के बीच बढ़ती समानता की खोज कर रहे हैं।
एक नए अध्ययन में, कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय सैन डिएगो के कावली इंस्टीट्यूट फॉर ब्रेन एंड माइंड (केआईबीएम) के शोधकर्ताओं ने पाया है कि फल मक्खियों (ड्रोसोफिला मेलानोगास्टर) में पहले की तुलना में अधिक उन्नत संज्ञानात्मक क्षमताएं हैं। एक कस्टम-निर्मित इमर्सिव वर्चुअल रियलिटी पर्यावरण, न्यूरोजेनेटिक मैनिप्लेशंस और विवो रीयल-टाइम मस्तिष्क-गतिविधि इमेजिंग में, वैज्ञानिकों ने मक्खियों और स्तनधारियों की संज्ञानात्मक क्षमताओं के बीच उल्लेखनीय लिंक की प्रकृति पत्रिका में 16 फरवरी को नए साक्ष्य प्रस्तुत किए।
उनकी जांच के बहु-स्तरीय दृष्टिकोण ने फल मक्खियों में ध्यान, कार्यशील स्मृति और जागरूक जागरूकता जैसी क्षमताओं को पाया, संज्ञानात्मक क्षमताओं का आमतौर पर केवल स्तनधारियों में परीक्षण किया जाता है। शोधकर्ता अपने छोटे से दिमाग में मेमोरी ट्रेस के गठन, विचलितता और अंततः लुप्त होती को देखने में सक्षम थे।
यूसी सैन डिएगो डिवीजन ऑफ बायोलॉजिकल साइंसेज के प्रोफेसर, वरिष्ठ लेखक राल्फ ग्रीनस्पैन ने कहा, “स्पष्ट शारीरिक समानता की कमी के बावजूद, यह शोध हमारे रोजमर्रा के संज्ञानात्मक कामकाज के लिए बोलता है – हम किस पर ध्यान देते हैं और हम इसे कैसे करते हैं।” केआईबीएम के एसोसिएट डायरेक्टर “चूंकि सभी दिमाग एक सामान्य पूर्वज से विकसित हुए हैं, हम आणविक विशेषताओं के आधार पर मक्खी और स्तनधारी मस्तिष्क क्षेत्रों के बीच पत्राचार कर सकते हैं और हम अपनी यादों को कैसे संग्रहीत करते हैं।”
अपने नए निष्कर्षों के दिल में आने के लिए शोधकर्ताओं ने दृश्य उत्तेजना के माध्यम से मक्खी के व्यवहार का परीक्षण करने के लिए एक इमर्सिव वर्चुअल रियलिटी वातावरण बनाया और प्रदर्शित इमेजरी को एक इन्फ्रा-रेड लेजर के साथ एक प्रतिकूल गर्मी उत्तेजना के रूप में जोड़ा। लगभग 360-डिग्री पैनोरैमिक क्षेत्र ने ड्रोसोफिला को अपने पंखों को स्वतंत्र रूप से फड़फड़ाने की अनुमति दी, जबकि शेष रहते हुए, और आभासी वास्तविकता के साथ लगातार उनके पंख आंदोलन (उच्च गति मशीन-दृष्टि कैमरों का उपयोग करके वास्तविक समय में विश्लेषण) के आधार पर अद्यतन किया गया, इसने मक्खियों को दिया दुनिया में स्वतंत्र रूप से उड़ने का भ्रम। इसने शोधकर्ताओं को कंडीशनिंग कार्यों के लिए मक्खियों को प्रशिक्षित करने और परीक्षण करने की क्षमता प्रदान की, जिससे कीट नकारात्मक गर्मी उत्तेजना से जुड़ी एक छवि से दूर और गर्मी से जुड़ी दूसरी छवि की ओर उन्मुख हो सके।
उन्होंने कंडीशनिंग के दो प्रकारों का परीक्षण किया, जिसमें से एक में मक्खियों को गर्मी (देरी कंडीशनिंग) के साथ समय में ओवरलैपिंग दृश्य उत्तेजना दी गई थी, दोनों एक साथ समाप्त हो रहे थे, या दूसरा, ट्रेस कंडीशनिंग, 5 से 20 सेकंड प्रतीक्षा करके गर्मी दिखाने के बाद और दृश्य उत्तेजना को दूर करना। बीच के समय को “ट्रेस” अंतराल माना जाता है, जिसके दौरान मक्खी अपने मस्तिष्क में दृश्य उत्तेजना के “निशान” को बरकरार रखती है, ध्यान का एक संकेत, काम करने वाली स्मृति और स्तनधारियों में जागरूक जागरूकता।
शोधकर्ताओं ने एक फ्लोरोसेंट अणु का उपयोग करके वास्तविक समय में कैल्शियम गतिविधि को ट्रैक करने के लिए मस्तिष्क की भी नकल की, जिसे उन्होंने आनुवंशिक रूप से अपने मस्तिष्क की कोशिकाओं में इंजीनियर किया था। इसने शोधकर्ताओं को मक्खी की जीवित स्मृति के गठन और अवधि को रिकॉर्ड करने की अनुमति दी क्योंकि उन्होंने मक्खी की अल्पकालिक (कार्यशील) स्मृति में होने के दौरान ट्रेस को पलक झपकते देखा। उन्होंने यह भी पाया कि प्रशिक्षण के दौरान शुरू की गई एक व्याकुलता – हवा की एक कोमल कश – ने दृश्य स्मृति को और अधिक तेज़ी से फीका कर दिया, पहली बार शोधकर्ताओं ने मक्खियों में इस तरह की विचलितता को साबित करने में सक्षम किया है और ड्रोसोफिला में स्मृति गठन में एक चौकस आवश्यकता को निहित किया है। .
“यह काम न केवल यह दर्शाता है कि मक्खियाँ ट्रेस कंडीशनिंग के इस उच्च रूप में सक्षम हैं, और यह कि स्तनधारियों और मनुष्यों की तरह ही सीखना विचलित करने योग्य है, लेकिन मक्खी में इन चौकस और काम करने वाली स्मृति प्रक्रियाओं में अंतर्निहित तंत्रिका गतिविधि उन लोगों के लिए उल्लेखनीय समानता दिखाती है। स्तनधारियों में,” यूसी सैन डिएगो केआईबीएम अनुसंधान संकाय सदस्य और नए अध्ययन के प्रमुख लेखक ध्रुव ग्रोवर ने कहा। “यह काम दर्शाता है कि फल मक्खियाँ उच्च संज्ञानात्मक कार्यों के अध्ययन के लिए एक शक्तिशाली मॉडल के रूप में काम कर सकती हैं। सीधे शब्दों में कहें, तो मक्खी विस्मित करती रहती है कि यह वास्तव में कितनी स्मार्ट है।”
वैज्ञानिकों ने मक्खी के मस्तिष्क के उस क्षेत्र की भी पहचान की जहां स्मृति बनी और फीकी पड़ गई – एक ऐसा क्षेत्र जिसे मक्खी के केंद्रीय परिसर के दीर्घवृत्तीय शरीर के रूप में जाना जाता है, एक ऐसा स्थान जो मानव मस्तिष्क में सेरेब्रल कॉर्टेक्स से मेल खाता है।
इसके अलावा, शोध दल ने पाया कि इस तरह के सीखने और उच्च संज्ञानात्मक कार्यों के लिए न्यूरोकेमिकल डोपामाइन की आवश्यकता होती है। डेटा से पता चला है कि सीखने की प्रक्रिया में डोपामाइन प्रतिक्रियाएं तेजी से हुई हैं, अंततः आने वाली गर्मी उत्तेजना की आशंका है। शोधकर्ता अब इस बात की जांच कर रहे हैं कि मस्तिष्क में शारीरिक रूप से ध्यान कैसे लगाया जाता है। ग्रोवर का मानना है कि इस मॉडल प्रणाली से सीखे गए सबक मानव अनुभूति रणनीतियों और तंत्रिका विकारों के बारे में हमारी समझ को सीधे सूचित कर सकते हैं जो उन्हें बाधित करते हैं, लेकिन नए इंजीनियरिंग दृष्टिकोणों में भी योगदान करते हैं जो कृत्रिम बुद्धिमत्ता डिजाइनों में प्रदर्शन की सफलता की ओर ले जाते हैं। अध्ययन के सह-लेखकों में ध्रुव ग्रोवर, जेन-युंग चेन, जियायुन झी, जिनफैंग ली, जीन-पियरे चेंजक्स और राल्फ ग्रीनस्पैन (सभी यूसी सैन डिएगो कावली इंस्टीट्यूट फॉर ब्रेन एंड माइंड से संबद्ध हैं, और जे.-पी. चेंजक्स भी शामिल हैं) कॉलेज डी फ्रांस के एक सदस्य)।
