সিদ্ধান্তের ইতিবৃত্তঃ মস্তিষ্কের গোলোকধাঁধায়

দুপুরে ভাত খেতে গিয়ে আপনি হঠাৎ খেয়াল করলেন একটা পোকা আপনার প্লেটের চারপাশে ভনভন করছে। পোকাটির গায়ের রঙ এবং গতি উভয়ই আপনার প্রতিক্রিয়া নির্ধারন করতে পারে, পোকাটিকে আপনি মারবেন নাকি প্লেট ছেড়ে লাফ দিয়ে উঠে পরবেন! এখন যদি পোকাটি কালো আর হলুদ রংয়ের হয় আপনি বুঝে নিবেন যে এটা একটা মৌমাছি হতে পারে। মৌমাছি যেহেতু কামড় দিতে পারে আপনি প্রতিবর্তী ক্রিয়ার কারণে তাই হয়তো লাফ দিয়ে সরে দাঁড়াবেন অথবা হয়তো আপনি পোকার ভনভনানিতে বিরক্ত হয়ে ফু দিয়ে কিংবা কিছু দিয়ে বাড়ি দিয়ে পোকাটি দূরে সরাবেন। আপনি রঙ এবং গতি উভয় সম্পর্কেই সঠিক এবং একই ধারনা পাওয়া সত্ত্বেও পরিস্থিতির ভিন্নতায় আপনার প্রতিবর্তী ক্রিয়াও ভিন্ন হয়ে গেলো। আমাদের মস্তিষ্ক এমন প্রাসংগিক সিদ্ধান্ত নিতে মাত্র একটা হৃদস্পন্দনের সময় ব্যায় করে। রহস্য এখানেই! কিভাবে? কিভাবে এটা করে আমাদের মস্তিষ্ক??

গত ৭ নভেম্বর,২০১৩ তে নেচার জার্নালে প্রকাশিত এক গবেষনা পত্রে স্ট্যানফোর্ডের একদল স্নায়ুবিজ্ঞানী ও প্রকৌশলী স্নায়ুর গোলকধাঁধা হাতড়ে উদঘাটন করে বসেন মস্তিষ্ক কিভাবে সিদ্ধান্ত নেয় নানান পরিস্থিতিতে আর তাদের এই গবেষণা মস্তিষ্কের ক্রিয়া কৌশলের পুরনো কিছু ধারণার ভিতকেই নাড়িয়ে দিল! এতদিন ধরে স্নায়ুবিজ্ঞানীরা বিশ্বাস করত যে আমাদের মস্তিষ্ক এমন সিদ্ধান্ত গুলো দুইটি ধাপে নেয়- ১) এক দল স্নায়ু যারা গেটিং প্রক্রিয়ায় (অপ্রাসংগিক তথ্য বাতিল করার প্রক্রিয়া) সিদ্ধান্ত নেয়, পরিস্থিতির সাথে কোনটা বেশী প্রাসংগিক রং নাকি গতি ২) দ্বিতীয় দলের স্নায়ু শুধু মাত্র পরিস্থিতির আলোকে সংবেদী বার্তার ভিত্তিতে সিদ্ধান্ত নেয়। কিন্তু স্ট্যানফোর্ড এর স্নায়ুবিজ্ঞানী উইলিয়াম নিউসাম এবং আরো তিন জন সহগবেষক কিছু প্রশিক্ষণপ্রাপ্ত বানরের মস্তিষ্কের উপর গবেষনালব্ধ তথ্যগুলো দিয়ে খুবই সতর্কতার সাথে কম্পিউটার প্রোগ্রামের একটি মডেল তৈরি করে আবিষ্কার করেন যে এই মস্তিষ্কের সিদ্ধান্ত গ্রহনের এই পুরো প্রক্রিয়াটা হয়তো মস্তিষ্কের প্রি-ফ্রন্টাল কর্টেক্স অংশে ঘটে। মস্তিষ্কের এই অংশে, কপালের ঠিক পেছনে অবস্থিত ফ্রন্টাল লোব এ, তারা দেখতে পান যে রং এবং গতি নির্ধারনকারী সংকেতগুলো একটি বিশেষ স্নায়ুবিক সার্কিটে এসে সংযুক্ত হয়। তাদের পরীক্ষালব্ধ ফলাফল আর কম্পিউটার মডেলের তথ্যানুযায়ী বিজ্ঞানীরা ধারনা করছেন এই স্নায়ু গুলো দুই ধাপের সিদ্ধান্ত (১।রং নাকি গতি উক্ত পরিস্থিতির সাথে সবচেয়ে বেশি প্রাসংগিক ২। এবং প্রথম ধাপের ফলাফল স্বরুপ কি পদক্ষেপ নেয়া উচিত ) নিতে গিয়ে একই সাথে কাজ করে। ” আমরা যারপনাই বিস্মিত হয়েছিলাম”, বলেন নিউসাম।

তিনি এবং অন্য একজন স্নায়ুবিজ্ঞানী ভালেরিও ম্যান্তে তাদের পরীক্ষা নিরীক্ষা শুরু করেছিলেন খুঁজে বের করতে যে সিদ্ধান্ত গ্রহনের সংবেদী স্নায়ু গুলো কাজ শুরুর পূর্বে রং নাকি গতি কোন সংকেতটি স্নায়ু সার্কিট থেকে বাদ দেয়া হয় পরিস্থিতির প্রসংগে। পক্ষান্তরে তারা দেখেন যে এই নানান জটিল সংকেত গুলোর মিশ্রন যদিও তারা পরিমাপ করতে সক্ষম হন কিন্তু তাদের সুপ্ত ক্রিয়াকৌশল তাদের ধরা ছোঁয়ার অন্তরালে থেকেই যায়।এই স্নায়ুর সংকেতগুলো স্টিমুলাস(উত্তেজকঃ যেমন মৌমাছি) এর রং আর গতি (যাদের মাত্রা প্রায় একই ছিল) এবং বানর গুলোর সিদ্ধান্ত গ্রহনের তথ্য ধারন করে। কিন্তু একটি একক স্নায়ু ধাপে এই সংকেত গুলো একদম পুরোপুরি মিশ্র ভাবে অবস্থান করে। আমরা সিদ্ধান্ত নেই এই স্নায়ুর গতিবিধি গুলো জানতে আমাদের আরো গবেষণা প্রয়োজন, স্নায়ু সার্কিট গুলোর পুঙ্খানুপুঙ্খ বিশ্লেষনেই হয়তো এই রহস্যের জট খুলবে”, বলেন নিউসাম।মস্তিষ্কের এই গোলকধাঁধা উদঘাটনে স্নায়ুবিজ্ঞানীদ্বয় কৃষ্ঞ শিনয় আর ডেভিড সাসিলো, এই দুই তড়িৎ প্রকৌশলীর সাথে যৌথ ভাবে গবেষণা শুরু করেন। সাসিলো একটি সফ্টওয়ার মডেল তৈরি করে এই স্নায়ুর কার্যবিধির অনূকরনে। এই সফ্টওয়ার তৈরির মূল লক্ষ্য ছিলো সিদ্ধান্ত নেয়ার স্নায়ুবিক সার্কিটের সঠিক নকল তৈরি করা যাতে গবেষনা ক্ষেত্রে মস্তিষ্ক থেকে বারংবার মস্তিষ্কের ক্রিয়াকলাপের তড়িৎ সংকেতের রিডিং নেয়ার জটিলতা এড়ানো যায়। প্রস্তাবিত সাধারন মডেলটিকে তারা পৌনঃপৌনিক স্নায়ুবিক নেটওয়ার্ক হিসেবে আখ্যায়িত করেন। এই মডেলটি আসলে এক সেট সফ্টওয়ার মডিউল নিয়ে তৈরি যেগুলো ডিজাইন করা হয়েছে ইনপুট ডাটা গ্রহন করে ঠিক জীব মস্তিষ্কের স্নায়ুর সার্কিটের মত করে কার্য সম্পাদনে সক্ষম রূপে। বিজ্ঞানীরা কম্পিউটারের প্রযুক্তি ব্যবহার করে এই কৃত্তিম স্নায়ুবিক নেটওযার্ক এমন ভাবে ডিজাইন করেন যা সফ্টওযার মডেলটিকে একদম নিজে থেকেই সিদ্ধান্ত গ্রহনে পুরোপুরি দক্ষ ও নির্ভুল করে তুলে।”আমি এই কৃত্তিম সিস্টেম টিকে ঠিক বানরকে দেয়া একই সমস্যা সমাধানে প্রতিদ্বন্দীতা করতে দেন। কিন্তু স্নায়ুবিক নেটওয়ার্কটিকে আমরা বলে দেইনি কি করে তা সমাধান করতে হবে”, সাসিলো ব্যাখ্যা করেন। ফলশ্রুতিতে, কৃত্তিম নেটওয়ার্কটি কি করে সমস্যাটি সমাধান করতে হবে তা শিখে যায়, বিজ্ঞানীরা তখন মডেলটি নিরীক্ষা করে অনুমান করতে পারেন হয়তো ঠিক কি করে জীব মস্তিষ্ক কাজ করে। পুরো প্রক্রিয়াটা পুনরায় জীবের ক্ষেত্রে পরীক্ষা করে দেখা হয়। স্নায়ুবিজ্ঞানীরা দুইটি ম্যাকাক বানর কে প্রশিক্ষন দেন দুইটা ভিন্ন বৈশিষ্ট(রং এবং গতি) যুক্ত এলোমেলো কিছু বিন্দুর একটা ডিসপ্লে দেখার জন্যে। একটা ডিসপ্লেতে হয়তো ডট গুলো ডান থেকে বামে যেতে পারে এবং ডটের রং হয়তো লাল অথবা সবুজ হতে পারে। বানরগুলোকে প্রশিক্ষিত করে তোলা হয় ডানে বামে দৃষ্টি দিয়ে দুইটি প্রশ্নের উত্তর দেয়ার মত করে-১)কি রং এর ডট বেশী আছে (ডটের অবস্থান গত পরিবর্তন উহ্য রেখে) ? ২) ডট গুলো ডানে যাচ্ছে না বামে(এই ক্ষেত্রে রং উহ্য) ? চোখের দৃষ্টির পরিবর্তন মাপার যন্ত্র দিয়ে উক্ত প্রশ্ন গুলোতে বানরের প্রতিক্রিয়া সংরক্ষন করা হয়।

এই পরীক্ষায় প্রাপ্ত তথ্যগুলো সরাসরী প্রি-ফ্রন্টাল কর্টেক্স(চোখের নড়াচড়া নিয়ন্ত্রনকারী অংশ) এর স্নায়ুবিক কার্যকলাপের সাথে মিলে যায়। স্নায়ুবিজ্ঞানীরা এমন ১৪০২ টা পরীক্ষা থেকে প্রাপ্ত পরিমাপ সংগ্রহন করেন। প্রতিবারই বানরকে প্রথম কিংবা দ্বিতীয় প্রশ্নটি করা হয়। এ পরীক্ষার লক্ষ্য ছিলো বানরের মস্তিষ্কের রেকর্ডিং লাভ করা, উক্ত প্রশ্ন গুলোর উত্তর দিতে গিয়ে মস্তিষ্ক কি করে সিদ্ধান্ত নেয় তা দেখা, রং নাকি গতি কোনটাকে পরিস্থিতির আলোকে বেশী প্রাসংগিক ধরে। এমন বারংবার পরীক্ষা নিরীক্ষা করে, মস্তিষ্ক থেকে প্রাপ্ত সংকেতের ভিত্তিতে পৌনঃপৌনিক স্নায়ুবিক সিস্টেমটি পুনরায় গঠিত করেন, বার বার এই প্রক্রিয়া চলে। শেষে এই চার বিজ্ঞানী নিশ্চিত হোন যে ঠিক জীব মস্তিষ্কের মতই এই স্নায়ুবিক নেটওয়ার্কটি নিজ হতে সিদ্ধান্ত নিতে সক্ষম; স্নায়ুবিক সিস্টেমটিকে একটি কাল্পনিক তথ্য দেন দেখার জন্যে যে প্রি-ফ্রন্টাল কর্টেক্স এ ঠিক কি ঘটে। বিস্ময়করভাবে দেখা গেলো ফলাফল দুইটা গাণিতিক ধারনার সাথে মিলে যায়, ইংরেজীতে যা ‘লাইন এট্রাক্টর্ִ এবং ‘সিলেকশন ভেক্টর্ִ নামে পরিচিত। পুরো স্নায়ুবিক সিস্টেম টিকে ডটগুলোর রং এবং গতি উভয়ের সংবেদী তথ্য দেয়া হয়। লাইন এট্রাকটর হচ্ছে ওই গ্রুপের স্নায়ুগুলো রং এবং গতি সম্পর্কিত কি পরিমান তথ্য পাচ্ছে তার গাণিতিক প্রদর্শন। অপরদিকে সিলেকশন ভেক্টর প্রদর্শন করে কিভাবে সিস্টেমটি প্রতিক্রিয়া করে যখন পরীক্ষকটা প্রশ্ন দুইটা ছুড়ে দেয়- লাল অথবা সবুজ নাকি ডান অথবা বাম? মডেলটি থেকে দেখা যায় যখন রং সম্বন্ধনীয় প্রশ্ন করা হয়, সিলেকশন ভেক্টর কৃত্তিম স্নায়ু গুলোকে কেবল রং সম্পর্কিত তথ্য গ্রহন করতে দিকনির্দেশনা দেয়। এক্ষেত্রে গতি সম্পর্কিত তথ্যগুলো অপ্রাসংগিক দেখে অগ্রাহ্য করা হয়। রঙের তথ্যগুলো লাইন এট্রাক্টরে পরিগণিত হয়। কিছু মুহূর্তের ভেতরে এই স্নায়ুবিক সিস্টেম তার সিদ্ধান্তে উপনিত হয়। ইনপুট তথ্যের ভিত্তিতে লাল অথবা সবুজ যেকোনো একটা উত্তর দেয়। এখন যখন গতি নিয়ে প্রশ্ন করা হয় তখন সিলেকশন ভেক্টর গতি সম্পর্কিত তথ্য গুলোকে লাইন এট্রাক্টরের দিকে দিকনির্দেশিত করে এবং কৃত্তিম স্নায়ু গুলো সিদ্ধান্ত নেয় ডান নাকি বাম হবে উত্তর।

সবচেয়ে বিস্ময়কর ব্যাপার হল একটি একক স্নায়ুবিক সার্কিটে এই সব বহুবিধি কার্য সম্পাদিত হয়। এ থেকে ধারনা করা হচ্ছে যে এই সিস্টেমের সব স্নায়ু একই সাথে তথ্য নির্ধারন এবং সিদ্ধান্ত গ্রহন উভয়ে অংশ নেয়। স্নায়ুর গোলকধাঁধার রহস্যের এই জট যত খুলবে কৃত্তিম ব্রেইন ম্যাপিং এর দিকে আমরা আরো এগিয়ে যাবো। সেক্ষেত্রে এই গবেষণাটি একটি নতুন দিগন্তের সূচনা করলো।

তথ্যসূত্রঃ

http://www.sciencedaily.com/releases/2013/11/131106141312.htm