मेंदूची साठवन क्षमता नेमकी किती?

मेंदूची साठवण क्षमता नेमकी किती?

मेंदूची साठवण क्षमता नेमकी किती?



  न्यूरोट्रान्समीटर्स, मेंदू, विशाखा शिर्के, सिनॅप्स

आपला मेंदू आपण समजतो त्यापेक्षा निदान दहा पटीने तरी अधिक कार्यक्षम व प्रभावी आहे असा निष्कर्ष अमेरिकेतील संशोधकांनी काढला आहे. मानवी मेंदूची अत्यंत गुंतागुंतीची, संरचना समजून घेण्यासाठी जगभरातील शास्त्रज्ञ अद्यापही प्रयत्नरत आहेत. त्यातूनच हा अत्यंत महत्त्वाचा शोध जगासमोर आलाय.



कित्येक निसर्गनिर्मित गोष्टींचा उलगडा करण्यासाठी, या विश्वातील गूढ रहस्य उकलण्यासाठी मानव त्याच्या मेंदूचा वापर करून शतकानुशतके धडपड करत आला आहे. अर्थातच त्याला या प्रयत्नांमध्ये इतर अवयवांचीही साथ मिळालीच; पण सर्वात बहुमोल ठरला तो मेंदूच! काही लाख वर्षापूर्वी आपला मेंदू विकसित झाला, उत्क्रांतीचा सर्वोत्तम टप्पा मानवाने व त्याच्या मेंदूने गाठला म्हणून तर आज कितीतरी क्षेत्रांमध्ये, कामांमध्ये अफाट झेप आपण घेतलेली आहे. मानवी मेंदूची शक्ती, मर्यादा या किती आहेत हे अद्याप आपल्याला ओळखता आलेलं नाही. त्याची मोजमापं आपल्याला माहीत आहेत, मात्र त्याची गहनता आपल्याला माहीत नाही.



मेंदू हा आपल्या शरीरातला सर्वात प्रभावी व नाजूक अवयव. म्हणून तर त्याच्याभोवती डोक्याच्या जाड त्वचेचं व केसांचं आवरण असतं. तुम्ही करत असलेली प्रत्येक गोष्ट ही याच मेंदूकडून नियंत्रित होत असते. म्हणून तर काही कारणाने मेंदूची कार्यक्षमता काही प्रमाणात गमावलेल्या लोकांना परावलंबी जीणं जगावं लागतं. तर असा हा आपला मेंदू, ज्याची आजवर हजारो पद्धतीने शास्त्रीय व वैज्ञानिक चिकित्सा झालेली आहे. तो किती कार्यक्षम असू शकतो याचा पूर्ण पुरावा अजूनही आपल्याकडे नाही. मेंदू वाढत्या वयानुसार विकसित होत जातो व त्याचं हे शिकणं कधीच थांबत नाही. तर अशा या मेंदूत आपण लाखो गोष्टींच आकलन करतो



माणूस वयाची जितकी र्वष जगतो, तितक्या वर्षातल्या सा-या गोष्टी या मेंदूतच तर साठवलेल्या असतात. मग एवढय़ा सगळ्या गोष्टींची साठवणूक व जपणूक देखील एवढासा लहान आपला मेंदू नावाचा अवयव करत असेल तर त्याची माहिती साठवण्याची क्षमता कितीतरी मोठी असली पाहिजे. मेंदूच्या साठवण क्षमतेविषयी शास्त्रज्ञ गेली अनेक र्वष संशोधन करत आहेत. मात्र ही क्षमता किती असेल याच्या अंतिम निष्कर्षापर्यंत ते पोहोचले नव्हते. आता मात्र मेंदूमधील चेतापेशींच्या जाळ्याची गुंतागुंत आणि मेंदूचा आकार यासंबंधी महत्त्वाचं संशोधन करून आपल्या मेंदूची क्षमता ही आपण समजत होतो त्यापेक्षा दहा पटीने जास्त असावी असा निष्कर्ष शास्त्रज्ञांनी काढला आहे. त्यासाठी अमेरिकेच्या कॅलिफोर्नियातील ला जोला येथील साक इन्स्टिटय़ूटच्या संशोधक शास्त्रज्ञांनी उंदराच्या मेंदूतील हिप्पोकॅम्पस भागातील न्यूरॉन्स म्हणजे चेतातंतूंवर काही प्रयोग केले. यात त्यांनी अद्ययावत मायक्रोस्कॉपी व संगणकीय अल्गोरिदमचे सहाय्य घेऊन उंदराच्या मेंदूच्या थ्रिडी इमेजेस तयार केल्या व त्याच्या एकूण संरचनेचा अभ्यास केला.



त्यांच्या प्रयोगात जे आढळलं ते थक्क करणारे निष्कर्ष आहेत. साक इन्स्टिटय़ूटचे प्राध्यापक आणि संशोधक टेरी सेनोस्की यांनी हा अत्यंत क्रांतिकारी शोध असल्याचं म्हटलं आहे. आपला मेंदू हा एक महाकाय यंत्रासारखा आहे. ज्यात हजारो, लाखो प्रक्रिया या बिनबोभाट सुरू असतात. माणसाच्या जन्मापासून हे मेंदू नावाचे यंत्र आपोआपच सुरू होते व मृत्यूपर्यंत ते तसेच सुरू राहते. तुलनेने बाहेरील जगातील कोणत्याही यंत्रापेक्षा लहान असला तरी प्रत्यक्षात मेंदू हेच या निसर्गातील, जगातील अवाढव्य यंत्र आहे. इतक्या गहन प्रक्रिया तिथे सुरू असतात. अर्थातच कोणत्याही क्रिया-प्रक्रियांसाठी माणसाचे विचार व त्याची स्मृती ही आवश्यक असते.



जी बाहेरील ज्ञानातून तयार होत असते. आता देखील तुम्ही हा लेख वाचताना तुमच्या मनात काहीतरी विचार येत असतील व इथे म्हटलेल्या गोष्टींशी संबंधित काही गोष्टी तुम्हाला आठवत असतील. आपले विचार आणि स्मृती हे मेंदूतील विविध रासायनिक व विद्युत पद्धतींवर अवलंबून असतात, त्यांचाच ते परिपाक असतात असं म्हणायला हरकत नाही आणि या प्रक्रियांमध्ये अत्यंत महत्त्वाची भूमिका बजावतात ते न्यूरॉन्स म्हणजे चेतातंतू. जेव्हा दोन चेतातंतूंमध्ये ‘संवाद’ घडतो तेव्हा एखाद्या तारेतून विद्युतप्रवाह जातो, त्याप्रमाणे तेव्हा ती तार स्वरूपी जागा म्हणजे दोन चेतातंतूंमधील सिनॅप्स म्हटली जाते.



हे सिनॅप्स दोन न्यूरॉन्सच्या टोकांना जोडतात. यातील एक असतो अ‍ॅक्सॉन व दुस-या टोकाला डेंड्राईट म्हणतात. न्यूरोट्रान्समीटर्स नामक रसायनं या दोन न्यूरॉन्सच्या टोकांमधून संदेशांची देवाण-घेवाण करतात. ही प्रक्रिया जिथे घडते ती जागा म्हणजे सिनॅप्स. याच सिनॅप्सच्या संबंधी एक अत्यंत महत्त्वाचा शोध आता या संशोधकांनी जाहीर केला आहे. त्यांच्या म्हणण्यानुसार ही सिनॅप्स म्हणजे दोन न्यूरॉन्सच्या टोकांमधली किती मोठी आहे त्याप्रमाणात तुमच्या मेंदूतील संदेशवहन किती प्रमाणात यशस्वी होतं व त्यावर अवलंबून पुढील स्मृती व विचारांचं निर्माण होणं असतं. असे हजारो न्यूरॉन्स हे हजारो सिनॅप्सेसनी एकमेकांना जोडलेले असतात. या जागा आपल्या स्मृती व विचार निर्माण करण्याच्या दृष्टीने खूप महत्त्वाच्या ठरतात. या जागांमध्ये बिघाड म्हणजे थोडक्यात आपल्या मेंदूमध्येच बिघाड.



हा झाला संशोधनाचा एक टप्पा. पण पुढील टप्प्यात संशोधकांना अजून आश्चर्यचकित करणारी माहिती मिळाली. उंदराच्या हिप्पोकॅम्पस भागावरती हे संशोधन करण्यात आलं होतं. मानवी मेंदू व उंदराच्या मेंदूमध्ये खूपसं साम्य आहे. म्हणूनच त्यांना प्रयोगात वापरलं जातं. हिप्पोकॅम्पस म्हणजे जिथून स्मृती, भावना आणि मज्जासंस्थेचं नियंत्रण केंद्रीभूत असतं असा भाग. सिनॅप्सचा म्हणजे दोन न्यूरॉन्समधील जागेचा आकार किती आहे यावर तुमच्या मेंदूची साठवण क्षमता किती असू शकते हे अवलंबून असतं. यापूर्वी हे सिनॅप्स काही ठरावीक प्रकारचे असतील अशी शास्त्रज्ञांची समजूत होती. मात्र आता शास्त्रज्ञांच्या मते या जागा २६ विविध प्रकारच्या असू शकतात.



पूर्वी सिनॅप्सना लहान, मध्यम व विशाल एवढय़ाच प्रकारात मोजलं जात होतं. मात्र संशोधनात संशोधकांना असं आढळून आलं की दोन न्यूरॉन्समधून संदेशवहन होताना अनेक वेळा अ‍ॅक्सॉन प्रकारातले न्यूरॉन (जिथून संदेश पाठवला जातो) हे दोन सिनॅप्स तयार करतात म्हणजे एकाच संदेशाची दुसरी प्रतिकृती ही दुस-या सिनॅप्समध्ये साठवली जाते. डुप्लिकेट कॉपी. या दोन सिनॅप्समध्ये जास्तीत जास्त फक्त आठ टक्के फरक असू शकतो. एवढा व इतर काही प्रमाणांमध्ये त्यांच्यात फरक असू शकतो. किंवा ते अगदी मिळतेजुळतेही असू शकतात. मात्र माहिती तीच साठवली जाते. यापूर्वी मेंदूतील मेमरी किंवा स्मृतीकप्पा हा छोटा व मोठय़ा स्मृतीकप्प्यांच्या स्वरूपात एक किंवा दोन बिट्स एवढाच असेल असं मानलं जात होतं. आता मात्र मेंदूतील मेमरी ही चार बिट्स किंवा एक पेटाबाईट इतकी असू शकते असा अंदाज शास्त्रज्ञांनी व्यक्त केलाय.



अत्यंत कमी ऊर्जेचा वापर करून देखील मेंदू इतका कार्यक्षम कसा असू शकतो हे शोधताना संशोधकांच्या हाती हे महत्त्वाचे निष्कर्ष आले आहेत. एक पेटाबाईट म्हणजे जवळपास इंटरनेटइतकी अवाढव्य, जिचा अंदाज अजूनही लावणं शक्य नाही. मात्र सिनॅप्सच्या आकारांची कल्पना आल्यामुळे मेंदूत किती प्रमाणात माहिती साठवली जाऊ शकते याचा अंदाज आता संशोधकांना आला आहे. हा केवळ अंदाजच आहे, कारण अद्याप माहितीपूर्ण निष्कर्ष काढण्यासाठी संशोधकांच्या दृष्टीने अजूनही हिप्पोकॅम्पसमधील सिनॅप्सेसची पुरेशी माहिती त्यांच्या हातात आलेली नाही.



त्यामुळे मेंदूमध्ये नेमकी किती माहिती साठवली जाऊ शकते याचा आपण केवळ अंदाजच लावू शकतो. त्यातही या दोन्ही सिनॅप्सेसचे आकार हे माहितीच्या प्रकारावर अवलंबून असतात, ते बदलूही शकतात. मात्र हे बदल किती प्रमाणात असतील हे कसं ठरतं हे देखील संशोधकांनी आता शोधलंय. त्यांच्या मते लहानशा सिनॅप्सच्या जोडीच्या आकारांमध्ये, क्षमतेमध्ये बदल घडण्यासाठी, एकाची प्रतिकृती बनताना साधारण २० मिनिटात घडणा-या १५०० क्रिया कारणीभूत असतात. तर मोठय़ा सिनॅप्सेसमध्ये हेच प्रमाण एक दोन मिनिटात होणा-या सुमारे १०० क्रिया एवढे असते. याचा अर्थ प्रत्येक दोन ते वीस मिनिटांत आपल्या मेंदूतील दोन न्यूरॉन्सना जोडणारे दोन सिनॅप्स हे त्यांचे आकार बदलत असतात. संदेश ज्या प्रकारचा असेल त्याप्रकारे ते आकार ठरवले जातात.



सिनॅप्सची ही कार्यपद्धती समजून आल्यामुळे केवळ आठवणी व विचार यांच्या तयार होण्यापाठील क्रिया समजली आहे, एवढंच नाही तर मेंदूच्या अनेक भागात होणा-या शिकणं, विकास होणं, इत्यादी प्रक्रियांमध्येही सिनॅप्सची महत्त्वाची भूमिका असू शकते असा होरा तज्ज्ञांनी मांडला आहे. मेंदूमधील एका रचनेचा उलगडा झाल्यामुळे शास्त्रज्ञ व वैज्ञानिकांना संगणकासारख्या काही यंत्रांची आणखी अत्याधुनिक रचना करणं सोपं होणार आहे. हे संशोधन