Carol A. Barnes
کیرول اے بارنس ایک امریکی نیورو سائنسدان ہیں جو ایریزونا یونیورسٹی میں نفسیات کے ریجنٹس پروفیسر ہیں۔ 2006 سے، وہ ایولین ایف میک نائٹ چیئر فار لرننگ اینڈ میموری ان ایجنگ رہی ہیں اور ایولین ایف میک نائٹ برین انسٹی ٹیوٹ کی ڈائریکٹر ہیں۔ بارنس سوسائٹی فار نیورو سائنس کے صدر رہ چکے ہیں اور امریکن ایسوسی ایشن فار دی ایڈوانسمنٹ آف سائنس کے فیلو اور رائل ناروین سوسائٹی آف سائنسز اینڈ لیٹرز کے غیر ملکی رکن ہیں۔ وہ 2018 میں نیشنل اکیڈمی آف سائنسز کے لیے منتخب ہوئیں۔ بارنس نے 170 سے زیادہ ہم مرتبہ جائزہ لینے والی اشاعتیں تیار کی ہیں۔ وسیع پیمانے پر، اس کی تحقیق عمر بڑھنے کے دوران دماغ میں ہونے والی نیورو فزیولوجیکل اور طرز عمل کی تبدیلیوں پر مرکوز ہے۔ ان تبدیلیوں کو سمجھنے سے ان عملوں پر روشنی پڑ سکتی ہے جو الزائمر کی بیماری جیسے عمر سے متعلق نیوروڈیجینریٹو عوارض میں معاون ہیں۔ بارنس نے بارنس بھولبلییا بھی تیار کی، جو ایک مقامی نیویگیشن میموری ٹاسک ہے جو ہپپوکیمپل پر منحصر میموری کا اندازہ کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ایجوکیشن بارنس نے 1971 میں یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، ریور سائیڈ میں آنرز کے ساتھ نفسیات میں بیچلر آف آرٹس حاصل کیا۔ انہوں نے اوٹاوا، کینیڈا میں واقع کارلٹن یونیورسٹی میں اپنی تعلیم جاری رکھی اور 1972 میں نفسیات میں ماسٹرز آف آرٹس کی ڈگری حاصل کی۔ 1977 میں انہوں نے پی ایچ ڈی کے ساتھ کم لاڈ سے گریجویشن کیا۔ کارلٹن یونیورسٹی سے نفسیات میں۔ اپنے گریجویٹ کام کے بعد، بارنس نے ڈلہوزی یونیورسٹی کے شعبہ نفسیات میں نیورو سائیکولوجی اور نیورو فزیولوجی میں پوسٹ ڈاکٹریٹ محقق کے طور پر، دوسرا اوسلو یونیورسٹی کے انسٹی ٹیوٹ آف نیورو فزیولوجی کے ساتھ ساتھ یونیورسٹی کالج لندن میں دماغی فعل میں بھی عہدہ سنبھالا۔ کیریئر بارنس ایولین ایف میک نائٹ برین انسٹی ٹیوٹ میں ایجنگ میں لرننگ میموری کے لیے اینڈوڈ چیئر کا عہدہ رکھتے ہیں۔ وہ ایریزونا کے ٹکسن میں واقع ایریزونا یونیورسٹی میں ڈویژن آف نیورل سسٹمز، میموری اینڈ ایجنگ کی ریجنٹ پروفیسر اور ڈائریکٹر بھی ہیں۔ بارنس بائیو 5 انسٹی ٹیوٹ کا حصہ ہے جسے ٹیکنالوجی اینڈ ریسرچ فنڈ (ٹی آر آئی ایف) کی طرف سے مالی اعانت فراہم کی جاتی ہے۔ بی آئی او 5 انسٹی ٹیوٹ میں وہ الزائمر کی بیماری اور عمر سے متعلق دیگر دماغی بیماریوں سے نمٹنے والے طلباء کے ساتھ کام کرتی ہیں۔ بارنس کینسر بائیولوجی، نیورو سائنس، نفسیات، اور فزیالوجیکل سائنسز بھی پڑھاتے ہیں۔ ریسرچ بارنس قومی اور مقامی سطح پر نیورو سائنس ریسرچ کمیونٹی کے ساتھ شامل ہے۔ بارنس کی تحقیق 4 دہائیوں پر محیط ہے جس کا مقصد علمی بیماریوں کے سلسلے میں دماغ کی عمر بڑھنے کو بہتر طور پر سمجھنا ہے۔ دماغ میں معمول کی عمر بڑھنے کے بارے میں بارنس کی دلچسپی اس کے دادا سے پیدا ہوتی ہے جب اس نے اور اس کے اہل خانہ نے محسوس کیا کہ اس کی یادداشت کم ہو رہی ہے۔ اس کی تحقیق جانوروں کے نمونوں جیسے پرائمیٹس اور چوہوں کو استعمال کرتے ہوئے کی جاتی ہے تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ دماغ کے عام عمر بڑھنے کے عمل اور اس میں شامل نیورو بائیولوجیکل میکانزم میں میموری کس طرح متاثر ہوتی ہے۔ بارنس کی تحقیق میں جانوروں کے نمونوں کے استعمال کا ترجمہ دماغ کے غیر معمولی کام کے لیے استعمال ہونے والے علاج میں کیا جاتا ہے جس کا مقصد بوڑھے افراد کی علمی عمر کو بڑھانا ہے۔ بارنس ریسرچ کی نوعیت میں دماغ پر معمول کی عمر بڑھنے کے مضمرات کی جانچ پڑتال کے لیے رویے، جسمانی، الیکٹرو فزیولوجیکل اور سالماتی تکنیکوں کا استعمال شامل ہے۔ اس کی تحقیق کے زیادہ تر شعبوں میں چوہوں اور بندروں کے دماغوں میں ہپپوکیمپل ڈھانچے کی جانچ اور مشاہدہ کرنا، سیل سے سیل سگنلنگ میں سنپیٹک ٹرانسمیشن کا مشاہدہ اور ریکارڈنگ، اور جینومک سیکوینسنگ شامل ہیں۔ بارنس میز مقامی سیکھنے اور یادداشت کا مطالعہ کرنے کے لیے، کیرول بارنس نے یہ جانچنے کے لیے ایک بھولبلییا کا استعمال کیا کہ آیا چوہے کسی پلیٹ فارم پر فرار کے خانے کا مقام یاد رکھ سکتے ہیں۔ بارنس میز لیبارٹریوں میں میموری ٹیسٹنگ کا ایک معیاری ذریعہ بن گیا ہے۔ 1979 میں ڈیزائن کیا گیا، بارنس کی بھولبلییا بیرونی انعام یا سزا کے استعمال کے بغیر میموری کا مطالعہ کرنے کا ایک متبادل تھا، جبکہ پورے عمل میں جانور پر پڑنے والے دباؤ کو بھی کم کرتا تھا۔ اصل مطالعہ ایک پلیٹ فارم (122 سینٹی میٹر قطر) پر مشتمل تھا جو فرش سے 91 سینٹی میٹر اوپر اٹھایا گیا تھا جس میں 18 سرکلر سوراخ (9.5 سینٹی میٹر قطر) دائرے کے ارد گرد یکساں طور پر تھے۔ سوراخوں میں سے ایک کے نیچے ایک سیاہ فرار کا ڈبہ، یا پلیٹ فارم کے رنگ کے برعکس کوئی گہرا رنگ ہوتا ہے ؛ باقی سوراخ جھوٹے فرار کے خانوں کی طرف لے جاتے ہیں۔ مطالعہ تجربے کے 3 تغیرات پر مشتمل تھا۔ سب سے پہلے، چوہے کو صرف فرار کا چیمبر تلاش کرنا تھا جو ایک سوراخ کے نیچے رکھا گیا تھا۔ دوسرا، فرار کے چیمبر کو اصل سوراخ سے 120-140 ڈگری گھومنے والے سوراخ میں منتقل کر دیا گیا تھا ؛ اصل سوراخ کو ڈھانپ دیا گیا تھا۔ تیسرا، وہی طریقہ استعمال کیا گیا جو دوسرے تغیر کے طور پر استعمال کیا گیا تھا سوائے اس کے کہ اصل سوراخ کا احاطہ نہیں کیا گیا تھا۔ بارنس اور ان کی ٹیم نے پایا کہ مجموعی طور پر نر چوہوں نے تجربے کے تمام تغیرات میں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کیا۔ مزید برآں، انہوں نے پایا کہ چھوٹے چوہوں نے بھی تمام تغیرات میں بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کیا، جبکہ بڑے چوہوں نے تغیرات 2 اور 3 میں قابل ذکر مشکلات کا مظاہرہ کیا۔ اس سے مقامی یادداشت میں عمر بڑھنے کی خرابی ظاہر ہوئی۔ ایم آر آئی امیجنگ تکنیک کا استعمال کرتے ہوئے، بارنس اور ان کی ٹیم یہ دیکھنے میں کامیاب رہی کہ چوہوں کے عام طور پر عمر رسیدہ دماغوں میں، ہپپوکیمپس کا سائز تبدیل نہیں ہوا۔ اس کے بجائے، کورٹیکل گرے میٹر کے حجم نے کام کیا۔ جانوروں کے اس نمونے سے یہ سمجھنے میں مدد ملی کہ عام انسانی کام کے دوران دماغ کیسا لگتا ہے۔ اس تفہیم سے، اس کا موازنہ ان دماغوں سے کیا گیا جو الزائمر کی بیماری کی وجہ سے خراب ہو چکے ہیں (چوہے AD کی نمائش نہیں کرتے ہیں)۔ یہ نتائج ظاہر کرتے ہیں کہ عام عمر بڑھنے کے دوران ہپپوکیمپس ایک ہی سائز کا رہتا ہے، دماغ کے دیگر حصوں کے افعال کے مقابلے میں اس کا کام کم ہو سکتا ہے۔ متاثرہ ٹشو کو گہرائی سے دیکھتے ہوئے، سنگل سیل امیجنگ سے پتہ چلتا ہے کہ 3 اہم قسم کے خلیات تھے جو ہپپوکیمپس بناتے ہیں۔ خلیوں کی سرگرمی اور چوہوں کے ہپپوکیمپس کے خلیوں کی تعداد کا مشاہدہ کرتے وقت، یہ پایا گیا کہ سی اے 1 اور سی اے 3 اہرام خلیات فعال اور ایک ہی حجم کے رہے۔ تاہم، ڈینٹیٹ گائرس کے دانے دار خلیوں کی تعداد عمر کے ساتھ مسلسل کم ہوتی گئی۔ ان خلیوں کی کارکردگی میں بھی کمی واقع ہوئی جس کی وجہ سے بارنس اور ان کی ٹیم نے یہ نتیجہ اخذ کیا کہ یہ گائرس خلیات میموری میں شامل ہپپوکیمپل سرکٹ کی کمزور کڑی ہیں۔ پرائمیٹ ریسرچ چوہوں کے ماڈلز پر کام کرنے کے علاوہ، بارنس نے غیر انسانی پرائمیٹ ماڈلز، خاص طور پر مکاک بندروں کا استعمال کرتے ہوئے معمول کی عمر بڑھنے کی تحقیق کے میدان کو آگے بڑھانے میں مدد کی ہے۔ بنیادی طور پر، بارنس کے مکاکوں میں ابتدائی کام نے چوہوں سے جمع کردہ نیورو بائیولوجیکل ڈیٹا اور بوڑھے انسانوں سے فنکشنل امیجنگ ڈیٹا کو جوڑنے میں مدد کی۔ مقالے میں "عمر رسیدہ پرائمیٹس میں میموری کی خرابی خطے کے مخصوص نیٹ ورک کی خرابی سے وابستہ ہے" بارنس اور ان کی ٹیم نے دکھایا کہ بوڑھے بندروں کو آبجیکٹ کی شناخت میں نمایاں خرابی تھی۔ اس کے علاوہ، بوڑھے بندروں نے ہپپوکیمپس کے سی اے 3 ذیلی علاقے میں روک تھام والے سومیٹوسٹیٹن مثبت انٹر نیوران کی کم کثافت ظاہر کی۔ یہ انٹر نیوران ہپپوکیمپس میں ایکسائٹیٹری نیوران کی سرگرمی کو منظم کرنے کے ذمہ دار ہیں۔ کم انٹر نیوران کثافت کے ساتھ، سی اے 3 ایکسائٹیٹری نیوران کی بیس لائن فائرنگ کی شرح کو بڑھا دیا گیا۔ یہ دریافت بڑی عمر کے انسانی بالغوں کی امیجنگ اسٹڈیز میں دکھائی جانے والی ہپپوکیمپل کی بڑھتی ہوئی سرگرمی سے متعلق ہے۔ ہپپوکیمپس میں انٹر نیوران کی کثافت میں کمی اور بیس لائن فائرنگ کی شرح میں اضافہ دونوں ہی ناقص ادراک سے وابستہ ہیں۔ مزید برآں، مقالے میں "ممالیہ ہپپوکیمپس میں ارتقائی طور پر محفوظ میموری کوڈنگ اسکیم کے ثبوت" بارنس اور ان کی ٹیم کو اس بات کا ثبوت ملا کہ تمام ممالیہ جانوروں کو ہپپوکیمپس میں ایک ہی تجربے کی میموری کو انکوڈ کرنے کے لیے یکساں مقدار میں نیوران کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس دریافت سے پتہ چلتا ہے کہ لمبے ممالیہ جانور اسی طرح کے ورچوئل رئیلٹی کے تجربے کو انکوڈ کرنے کے لیے مستحکم مقدار میں نیوران کا استعمال کرتے ہیں۔ تاہم، متغیر ہپپوکیمپس کے سائز کی وجہ سے، تجربے کی انکوڈنگ کے لیے استعمال ہونے والے نیوران کا تناسب مختلف ہوتا ہے۔ چوہوں میں سب سے چھوٹا ہپپوکیمپس ہوتا ہے اور اس طرح وہ اپنے ہپپوکیمپس نیوران کا 40 فیصد انکوڈنگ کے لیے استعمال کرتے ہیں، غیر انسانی پریمیٹس میں بڑا ہپپوکیمپس ہوتا ہے اور وہ 4 فیصد استعمال کرتے ہیں، اور آخر کار، انسانوں کے پاس سب سے بڑا ہپپوکیمپس ہوتا ہے اور تجرباتی انکوڈنگ کے لیے اندازا 2.5 فیصد استعمال کرتے ہیں۔ بارنس نے معمول کی عمر کے ساتھ ایگزیکٹو فنکشن میں ہونے والی تبدیلیوں کا مشاہدہ کرنے کے لیے بھی تحقیق کی ہے۔ ایگزیکٹو افعال اعلی درجے کے عمل ہیں جن میں انسان حصہ لیتے ہیں جیسے توجہ، فیصلہ سازی، تسلسل پر قابو، اور جذباتی کنٹرول۔ ان افعال کی ثالثی پری فرنٹل پرانتستا کی سرگرمی کے ذریعے کی جاتی ہے۔ ایک بار پھر مکاکوں کا مطالعہ کرتے ہوئے، بارنس اور ان کی ٹیم نے ایگزیکٹو فنکشن کے دو پہلوؤں، توجہ کی نگرانی اور اپ ڈیٹ کے ساتھ ساتھ سیٹ شفٹنگ پر توجہ مرکوز کی۔ توجہ کی نگرانی اور تازہ کاری متعلقہ قواعد میں تبدیلیوں کے ساتھ رویے میں تبدیلیوں کی اجازت دیتی ہے۔ مثال کے طور پر، جب دو آپشن پیش کیے جاتے ہیں تو ایک ابتدائی طور پر صحیح انتخاب ہوتا ہے ؛ تاہم، جب صحیح انتخاب دوسرے آپشن میں تبدیل ہوتا ہے، تو توجہ سے نگرانی اور اپ ڈیٹ کرنے سے اصول کی تبدیلی کو درست کرنے اور صحیح انتخاب کرنے کے لیے رویے کو تبدیل کرنے میں مدد ملتی ہے۔ رویے میں تبدیلی کی ثالثی آزمائش اور غلطی کے عمل کے ذریعے کی جاتی ہے، جو کچھ طرز عمل کے ساتھ صحیح انتخاب کو جوڑنے میں مدد کرتا ہے۔ بارنس اور اس کی ٹیم نے پایا کہ پرانے بندروں کو قواعد میں تبدیلی کا درست حساب لگانے کے لیے زیادہ تعداد میں آزمائشوں کی ضرورت ہوتی ہے۔ تجویز کرنا کہ توجہ کی نگرانی اور اپ ڈیٹ کرنے کے پیچھے ایگزیکٹو سسٹم بڑھاپے کے ساتھ خراب ہوتا ہے۔ سیٹ شفٹنگ کا مطالعہ کرنے کے لیے جو درستگی کو برقرار رکھتے ہوئے کاموں کے درمیان نادانستہ طور پر توجہ منتقل کرنے کی صلاحیت ہے، بارنس نے مکاک بندروں کو پہلے سیکھی ہوئی اشیاء کی آبجیکٹ ریکگنیشن ٹیسٹ کے ساتھ پیش کیا۔ اس کے بعد اس نے مداخلت کرنے والی اشیاء پیش کیں جن کے لیے اشیاء کے انتخاب اور نئی اشیاء کی تشخیص کے درمیان تبدیلی کی ضرورت ہوتی ہے۔ اس کے نتائج سے پتہ چلتا ہے کہ بڑی عمر کے بندروں نے چھوٹے بندروں کے مقابلے میں اس مداخلت کے ساتھ آبجیکٹ کی شناخت پر بہتر کارکردگی کا مظاہرہ کیا۔ اس طرح اگر عمر بڑھنے کے ساتھ بڑھایا نہ جائے تو سیٹ شفٹنگ کی صلاحیتیں برقرار رہتی دکھائی دیتی ہیں۔ تاہم، ان مطالعات میں سے سب سے اہم دریافت یہ ہے کہ ایگزیکٹو فنکشن کے دو پہلو، نگرانی اور اپ ڈیٹ اور سیٹ شفٹنگ، آزاد نظام دکھائے گئے جو عمر کے ساتھ مختلف طریقے سے متاثر ہوتے ہیں۔ اس طرح، بارنس اور ان کی ٹیم تجویز کرتی ہے کہ پری فرنٹل پرانتستا میں تبدیلیاں عمر بڑھنے کے نتیجے میں ہو سکتی ہیں لیکن اس کے اندر مختلف ذیلی علاقے عمر بڑھنے کے مختلف نمونوں کو ظاہر کرتے ہیں۔ کیرول اے بارنس کی ایک حتمی تحقیقی شراکت میں عمر رسیدہ مکاکوں میں مقامی نیٹ ورکس اور مقامی یادوں کا مطالعہ شامل ہے۔ بارنس اور ان کی ٹیم نے حرکت کے لیے چار مختلف حالات میں دماغی سرگرمی کا مطالعہ کیا: پنجرے، بیٹھنا، ٹریڈمل پر چلنا، اور خلا میں آزادانہ طور پر چلنا۔ مطالعہ سے پتہ چلا ہے کہ چھوٹے مکاکوں میں چاروں الگ الگ حالات کے لیے الگ الگ مقامی نیٹ ورک ہوتے ہیں۔ تاہم، پرانے بندروں نے مقامی نیٹ ورک کی کم مجرد سرگرمی کا مظاہرہ کیا۔ یعنی، تمام حالات ایک ہی غیر متفرق نیٹ ورک کی سرگرمی کو جنم دیتے ہیں۔ اس دریافت سے پتہ چلتا ہے کہ مقامی ادراک کے خسارے کی ممکنہ وضاحت کے طور پر متحرک نیٹ ورک میں تبدیلیاں آتی ہیں۔ دوسرے لفظوں میں، مقامی پروسیسنگ نیٹ ورک عمر کے ساتھ کم درست ہو جاتے ہیں اور مقامی میموری کی کمی یا الجھن میں حصہ ڈال سکتے ہیں۔ مینٹورنگ بارنس کو ان کے ساتھیوں اور عوام نے نیورو سائنس میں خواتین اور پسماندہ لوگوں کے لیے مواقع کو فروغ دینے میں ان کے کام کے لیے تسلیم کیا ہے۔ 2010 میں، انہیں میکا سالپیٹر لائف ٹائم اچیومنٹ ایوارڈ ملا جو "نیورو سائنس میں کیریئر کی شاندار کامیابیوں کے حامل افراد کو تسلیم کرتا ہے جنہوں نے نیورو سائنس میں خواتین کی پیشہ ورانہ ترقی کو بھی فعال طور پر فروغ دیا ہے"۔ مزید برآں، وہ این آئی ایچ سے محروم ہائی اسکول اسٹوڈنٹ ریسرچ پروگرام، اقلیتی ریسرچ کیریئر تک رسائی، اور میک نائر اچیومنٹ پروگرام میں ایک فعال شریک ہیں۔ 2013 میں بارنس نے نیورو سائنس میں خواتین کے جشن میں "نیورو سائنس کا ارتقا پذیر چہرہ: خواتین اور عالمگیریت کا کردار" کے عنوان سے ایک کلیدی خطاب کیا۔ ایوارڈز اور اعزازات حوالہ جات لیونگ پیپل یونیورسٹی آف کیلیفورنیا، ریور سائیڈ سابق طلباء یونیورسٹی آف اوٹاوا سابق طلباء کارلٹن یونیورسٹی سابق طلباء یونیورسٹی آف ایریزونا فیکلٹی امریکی نیورو سائنسدان امریکی خواتین نیورو سائنسدان 20 ویں صدی کی امریکی خواتین سائنسدان 21 ویں صدی کی امریکی خواتین سائنسدان سال پیدائش لاپتہ (زندہ لوگ) فیلوز آف دی امریکن ایسوسی ایشن فار دی ایڈوانسمنٹ آف سائنس رائل ناروے سوسائٹی آف سائنسز اور لیٹرز ممبرز آف دی یونائیٹڈ اسٹیٹس نیشنل اکیڈمی آف سائنسز امریکی خواتین ماہرین تعلیم