مکھی کے دماغی نقشے نے دیکھنا اور گننا سیکھ لیا

ایک دماغ جو کچھ کر سکتا ہے، اس کا کتنا حصہ پہلے ہی اس کے رابطوں میں لکھا ہوا ہے؟ ایک جانور کے لیے اب اس سوال کو پرکھا جا سکتا ہے: بالغ پھل کی مکھی کے دماغ کے مکمل رابطہ جاتی نقشے — کنیکٹوم — اب دستیاب ہیں۔ مصنفین کے مطابق یہ کسی ایسے دماغ کا پہلا مکمل نقشہ ہے جو پیچیدہ رویے کی صلاحیت رکھتا ہے۔ پرکھنے کے قابل ایک خیال وائرنگ کی کفایت (wiring economy) ہے: ارتقا کو ایسے سرکٹس کو ترجیح دینی چاہیے جو اچھی کارکردگی دکھائیں اور مہنگے لمبے رابطوں کو کم سے کم رکھیں۔

کمپیوٹر میں ایک دماغ، سامنے ایک آنکھ

کاتالونیا کے شہر تاراگونا کی روویرا اِی ورجیلی یونیورسٹی کے ایودالد کوریگ فراگا (Eudald Correig-Fraga)، روجر گیمیرا (Roger Guimerà) اور مارتا سالیس پاردو (Marta Sales-Pardo) نے Drosophila melanogaster کے جانچے پرکھے کنیکٹوم سے آغاز کیا: 139,255 نیورون اور 5 کروڑ 45 لاکھ سائنیپٹک رابطے۔

پہلے انہوں نے انہی ڈیٹا سے مکھی کی مرکب آنکھ دوبارہ تیار کی۔ فوٹو ریسیپٹرز کے مقامات سے انہوں نے ہر اومیٹیڈیئم — آنکھ کی چھوٹی اکائیوں میں سے ایک — کو اور یہ کہ وہ بصری میدان کا کتنا حصہ دیکھتا ہے، دوبارہ تشکیل دیا۔ ہر قسم کے فوٹو ریسیپٹر کو اس کی ناپی گئی رنگ حساسیت دی گئی، جسے 200 نینو میٹر سرکایا گیا تاکہ عام سرخ-سبز-نیلی تصاویر استعمال ہو سکیں؛ اس سے مکھی کا الٹرا وائلٹ چینل نیلے میں بدل جاتا ہے۔

تصویر سے فیصلے تک: رنگین نقطوں کو دوبارہ بنائی گئی مرکب آنکھ نمونہ کرتی ہے، پھر سرگرمی اصل رابطوں سے گزرتی ہوئی کینیون خلیوں تک پہنچتی ہے۔ — شکل 1، Correig-Fraga, Guimerà & Sales-Pardo (2026)، arXiv:2610.10023۔

پھر روشنی ریٹینا کے نیورونز کو متحرک کرتی ہے، اور سرگرمی اصل رابطوں کے ذریعے قدم بہ قدم پھیلتی ہوئی مشروم باڈی کے کینیون خلیوں تک پہنچتی ہے، جہاں ایک واحد سادہ اکائی فیصلہ پڑھتی ہے۔ دماغ میں کچھ بھی شامل نہیں کیا جاتا۔ ماڈل صرف ایک چیز سیکھ سکتا ہے: ہر موجودہ رابطے کے لیے ایک طاقت، جس کی حد اس طرح مقرر ہے کہ وہ کبھی حقیقت میں مشاہدہ کیے گئے سائنیپسز کی تعداد سے آگے نہ جائے۔

رنگ، شکل، تعداد

ٹیم نے تین بصری کام آزمائے:

• رنگ۔ دائرہ نیلا ہے یا پیلا؟ ہر ماڈل نے تقریباً 100% نتیجہ دیا۔ اصل رابطوں نے بغیر کسی تربیت کے 92% حاصل کیا۔
• شکل۔ دائرہ یا ستارہ؟ بصری میدان کے بائیں نصف کی تصاویر پر تربیت اور دائیں نصف پر جانچ کے بعد اصل رابطوں نے 64% حاصل کیا۔
• تعداد۔ کس رنگ کے نقطے زیادہ ہیں، جبکہ ہر رنگ کا کل رقبہ برابر رکھا گیا ہو تاکہ سائز سے جواب ظاہر نہ ہو؟ ماڈل کو کبھی نہیں بتایا گیا کہ نقطے کتنے تھے۔ اس کی درستی دونوں اعداد کے تناسب کے ساتھ بڑھی، 1.5 کے تناسب پر 64% سے 5 کے تناسب پر 85% تک۔ یہ انداز تعداد کی ایک تخمینی حس کی پہچان ہے، جو مقالے کے مطابق اصل پھل کی مکھیوں میں بھی دیکھی گئی ہے۔

بے ترتیب کیے گئے دماغ

یہ جانچنے کے لیے کہ آیا رابطوں کی ٹھیک ترتیب اہم ہے، محققین نے دماغ کے چار بے ترتیب نسخے بنائے، سب میں وہی نیورون تھے:

• ایک غیر مقید نسخہ، جس میں ہر نیورون کے باہر جانے والے رابطے بے ترتیب اہداف تک جاتے ہیں، جس سے بہت سی لمبی تاریں بنتی ہیں؛
• ایک تراشا ہوا نسخہ، جسے اس وقت تک کاٹا گیا جب تک اس کی کل وائرنگ لاگت اصل دماغ کے برابر نہ ہو گئی، مگر اوسطاً لمبے رابطوں کے ساتھ؛
• دو فاصلے سے ہم آہنگ نسخے، جو تاروں کی لمبائی کی اصل تقسیم اور کل وائرنگ لاگت برقرار رکھتے ہیں۔

لمبی تاروں والے بے ترتیب دماغوں میں سرگرمی دوسرے ہی قدم تک تقریباً پورے دماغ میں پھیل جاتی ہے؛ اصل دماغ میں یہ آنکھ سے اندر کی طرف زیادہ بتدریج بڑھتی ہے۔

تینوں کاموں میں اصل کنیکٹوم (نیلا) اور چار بے ترتیب نسخوں کی درستی؛ دائیں طرف، دونوں مقداروں کے درمیان تناسب بڑھنے کے ساتھ تعداد کی پہچان بہتر ہوتی ہے۔ — شکل 3، Correig-Fraga, Guimerà & Sales-Pardo (2026)، arXiv:2610.10023۔

لمبی تاروں کی قیمت

غیر مقید اور تراشے ہوئے دماغوں نے زیادہ نمبر حاصل کیے، مثلاً شکلوں میں 64% کے مقابلے میں 70%۔ یہ لمبے رابطوں کے ذریعے زیادہ نیورونز تک تیزی سے پہنچ کر فائدہ اٹھاتے ہیں — بالکل وہی رابطے جو، مصنفین کے بقول، ایک اصل جانور کو توانائی اور نشوونما کی پیچیدگی کی صورت میں مہنگے پڑیں گے۔ جب موازنہ منصفانہ ہو، یعنی یکساں وائرنگ بجٹ اور تاروں کی لمبائی کی یکساں تقسیم کے ساتھ، تو مکھی کے اصل دماغ نے ہر کام میں دونوں بے ترتیب حریفوں کو پیچھے چھوڑ دیا۔ مصنفین اسے کارکردگی اور وائرنگ لاگت کے درمیان ایک مؤثر ارتقائی سمجھوتہ قرار دیتے ہیں۔

جان بوجھ کر سادہ رکھا گیا ماڈل

یہ ماڈل اصل نیورونز کی حیاتیات کے بیشتر پہلوؤں کو نظرانداز کرتا ہے: اس میں نہ فائرنگ ریٹ ہیں، نہ وقت کے مستقلات، اور کینیون خلیوں کے ذریعے فیصلہ پڑھنا ایک سہل انتخاب ہے، مکھی کا مکمل فیصلہ ساز سرکٹ نہیں۔ ہر بے ترتیب دماغ صرف ایک بار تیار کیا گیا۔ مصنفین اس کام کو ایک نقطۂ آغاز کے طور پر پیش کرتے ہیں: یہ پوچھنے کا ایک طریقہ کہ ناپا گیا رابطہ جاتی نقشہ خود سے کیا کر سکتا ہے، اس سے پہلے کہ زیادہ بھرپور نیورونی حرکیات شامل کی جائیں۔