محققان بیمارستان CHU Sainte-Justine و Université de Montréal کشف عمده ای در درک مکانیسم های اساسی یادگیری و حافظه انجام داده اند.
این تیم به رهبری پروفسور روبرتو آریا، عملکرد و تحول مورفولوژیکی اسپین های دندریتیک – برآمدگی های کوچک را که در رشته های نورونها واقع شده اند – در طی انعطاف پذیری سیناپسی مورد بررسی قرار دادند که تصور می شود مکانیزم اصلی یادگیری و حافظه است.
“ما بسیار هیجان زده هستیم، زیرا این اولین باری است که قوانین انعطاف پذیری سیناپسی، فرایندی که مستقیماً با شکل گیری حافظه در مغز مرتبط است، به روشی کشف شده اند که به ما امکان می دهد خاصیت ظرفیت پذیری مغز را بهتر بشناسیم و در نهایت چگونگی شکل گیری خاطرات هنگامی که سلول های مغزی جریانهای تک و یا چندگانه اطلاعات حسی را دریافت می کند، برای ما آشکار شود. ”
“درخت” عصبی
مغز از میلیاردها سلول عصبی تحریک پذیر ساخته شده است که به عنوان نورون شناخته می شوند. آنها در ارتباطات و پردازش اطلاعات تخصص دارند.
یک درخت را تصور کنید. ریشه ها توسط آکسون، تنه توسط بدن سلول، شاخه های جانبی توسط دندریت ها و در آخر، برگ ها توسط اسپین های دندریتیک نشان داده می شوند. این هزاران برگ کوچک با دریافت اطلاعات تحریکی از سلولهای دیگر به عنوان دروازه عمل می کنند. آنها تصمیم می گیرند که آیا این اطلاعات برای تقویت و انتقال به سلولهای عصبی دیگر کافی هستند یا خیر.
“این یک مفهوم اصلی است، در پردازش، ادغام و ذخیره اطلاعات و بنابراین در حافظه و یادگیری.”
نورونها “قدرت سیناپسی” را تقویت می کنند
اسپین های دندریتیک با دریافت (اطلاعات) ورودی با قدرت های متفاوت، به عنوان ناحیه تماس بین نورونها عمل می کنند. اگر یک ورودی پایدار باشد، سلولهای عصبی باعث افزایش “شدت” می شوند.
در غیر این صورت، اطلاعات مربوط به “شدت” کم بیشتر سرکوب می شوند تا نادیده گرفته شوند. این پدیده مطابق با انعطاف پذیری سیناپسی است، که شامل تقویت یا کاهش قدرت ورودی سیناپسی می شود.
در حالی که مقالات علمی این پدیده و چگونگی اتصال نورون ها را نشان می دهد، سازمان دقیق ساختاری اسپین های دندریتیک و قوانینی که کنترل القای ظرفیت پذیری سیناپسی را کنترل می کنند، ناشناخته مانده اند.
“قوانین ارتباطات”
تیم آریا موفق شده است از مکانیسمهای تحت عنوان STDP پرده بردارد.
“تاکنون، هیچ کس نمی داند که چگونه ورودی های سیناپسی (اطلاعات ورودی) در” درخت عصبی “چیده شده اند و دقیقاً چه چیزی باعث می شود که اسپین های دندریتیک باعث افزایش یا کاهش قدرت اطلاعات شوند. “هدف ما استخراج” قوانین اتصال سیناپسی “مسئول ساختن خاطرات در مغز است.”
این تیم مدل های بالینی را در مرحله نوجوانی به کار برد، زیرا یک دوره حساس برای یادگیری و حافظه در مغز است.
محققان با استفاده از تکنیک های پیشرفته در میکروسکوپ دو فوتونی که ارتباطات سیناپسی را بین دو نورون تقلید می کنند، یک قانون مهم مربوط به ترتیب اطلاعات دریافت شده توسط اسپین دندریتیک را کشف کردند.
کار آنها نشان می دهد که بسته به تعداد ورودی های دریافتی (سیناپس ها) و نزدیکی آنها، اطلاعات مورد نظر در نظر گرفته شده و به صورت متفاوتی ذخیره می شوند.
ما دریافتیم که اگر بیش از یک ورودی در یک قطعه کوچک از شاخه درخت رخ دهد، سلول همیشه این اطلاعات را مهم می داند و حجم آن را افزایش می دهد. ”
“یک کشف بزرگ”
“این یک کشف بزرگ است.”
“تغییرات ساختاری و عملکردی اسپین های دندریتیک، گیرنده اصلی ورودی از سلولهای عصبی دیگر، اغلب با شرایط عصبی مانند سندرم X شکننده یا اوتیسم همراه است، زیرا بیمار دیگر نمی تواند اطلاعات را به درستی پردازش یا ذخیره کند.”
“اکنون، با درک مکانیسم های اساسی، پویایی اسپین های دندریتیک و تأثیر آنها بر سیستم عصبی، ما می توانیم رویکردهای درمانی جدید و سازگارتری را توسعه دهیم. ”
برای اطلاعات بیشتر به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
“A spike-timing-dependent plasticity rule for dendritic spines”
درباره نویسنده
دکتر علی محمد کمالی فارغ التحصیل دکترای تخصصی علوم اعصاب از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، بیش از 15 سال است که در زمینه پژوهش، تدریس و فعالیت های اجرایی در حوزه علوم اعصاب فعالیت و تجربه دارد. وی همچنین در ارتقا عملکرد های شناختی با استفاده از نوروتکنولوژی و مطالعات خواب تخصص ویژه ای دارد. او یکی از بنیانگذاران انستیتو سلامت مغز دانا است، (گروهی که سلامت مغز را اولویت جامعه می داند).
دکتر کمالی بیش از 50 مقاله پژوهشی (h-index 13) در مجلات معتبر علمی به چاپ رسانده و در حال حاضر مدیر عامل انستیتو سلامت مغز دانا است. بعلاوه به عنوان پژوهشگر ارشد واحد مغز، شناخت و رفتار دپارتمان علوم اعصاب دانشگاه علوم پزشکی شیراز مشغول فعالیت می باشد. می توانید پژوهش او را در Google Scholar دنبال کنید.
دکتر کمالی علاوه بر تخصص در زمینه علوم اعصاب، سال ها است که به عنوان مدیر اجرایی مجله علوم پزشکی پیشرفته و فناوری های کاربردی (JAMSAT) مشغول به فعالیت است. همچنین به عنوان دبیر اجرایی انجمن علوم اعصاب ایران شاخه فارس فعالیت می کند.