ما از تعامل شخصی خود با جهان، یاد می گیریم و خاطرات آن تجربیات، به جهت دادن رفتارهای ما کمک می کند. تجربه و حافظه به طور غیر قابل توصیفی به هم پیوند می خورند، یا حداقل به نظر می رسید، قبل از گزارشی اخیر درباره شکل گیری خاطرات کاملاً مصنوعی این گونه بوده است.
محققان با استفاده از حیوانات آزمایشگاهی و توسط نقشه برداری از مدارهای مغزی که در شکل گیری حافظه دخالت دارند، یک حافظه طبیعی خاص را مهندسی کردند. آنها سپس به تحریک سلولهای مغزی با الگوی حافظه طبیعی در حیوان دیگری پرداختند. با انجام این کار، یک حافظه مصنوعی ایجاد شده بود که به روشی غیر قابل تشخیص از حافظه ی طیبیعی، اطلاعات را یادآوری و فراخوانی می کرد.
خاطرات برای داشتن هویت که از روایت تجربه شخصی ناشی می شود، ضروری هستند. این مطالعه قابل توجه است. زیرا نشان می دهد که با دستکاری مدارهای خاص در مغز، می توان خاطرات را از آن روایت جدا کرد و در غیاب کامل تجربه واقعی، شکل گرفت.
این کار نشان می دهد که مدارهای مغزی که به طور معمول به تجربیات خاص پاسخ می دهند، می توانند در یک حافظه مصنوعی تحریک شوند. این حافظه می تواند توسط نشانه های حسی مناسب در محیط واقعی حاصل شود. این تحقیق درک اساسی را در مورد چگونگی شکل گیری خاطرات در مغز ارائه می دهد.
این تلاش ها می تواند تأثیر شگرفی بر طیف گسترده ای از افراد داشته باشد، مانند کسانی که با اختلالات حافظه و خاطره های ماندگار آسیب زا روبرو هستند، اما همچنین، دارای پیامدهای اجتماعی و اخلاقی گسترده ای نیز می باشد.
در مطالعه ی اخیر، حافظه طبیعی با آموزش موش ها توسط ایجاد بوی خاص (شکوفه های گیلاس) همراه با شوک الکتریکی پا شکل گرفت. آن ها یاد گرفتند از عبور از یک محفظه تست مستطیل شکل به انتهای دیگر، که بوی متفاوتی (زیره سیاه) تزریق شده بود، خودداری کنند. عطر و بوی زیره سیاه از یک ماده شیمیایی به نام carvone حاصل می شد، در حالی که رایحه شکوفه گیلاس از ماده شیمیایی دیگری به نام استوفنون گرفته شده است. محققان دریافتند که استوفنون نوع خاصی از گیرنده را بر روی یک نوع مجزای سلول عصبی حسی بویایی فعال می کند.
آنها سپس به یک تکنیک پیشرفته، اپتوژنتیک، جهت فعال کردن سلولهای عصبی بویایی روی آوردند. با استفاده از اپتوژنتیک، پروتئین های حساس به نور برای تحریک نورون های خاص استفاده شدند که فیبرهای نوری، انتقال نور به داخل مغز و تحریک این سلول ها صورت گرفت.
محققان در اولین آزمایشات خود از حیوانات تراریخته استفاده کردند که این پروتئین را در اعصاب بویایی حساس به استئوفنون ساخته بودند. آن ها، توسط همراهی تحریک الکتریکی پا با تحریک نور اپتوژنتیک اعصاب بویایی حساس به استئوفنون، به حیوانات آموختند که شوک را با فعالیت این اعصاب حساس به استئوفنون مرتبط کنند.
محققان با همراهی تحریک الکتریکی پا و تحریک نور اپتوژنتیک اعصاب بویایی حساس به استئوفنون، به حیوانات آموختند که این دو را به هم ربط دهند. وقتی آنها بعدا موش ها را آزمایش کردند، از بوی شکوفه گیلاس جلوگیری کردند.
این اولین قدمها نشان داد که حیوانات برای یادآوری ارتباط بین آن بو و شوک پا، دیگر نیازی به تجربه بو ندارند. اما این یک خاطره کاملاً مصنوعی نبود، زیرا شوک هنوز کاملاً واقعی بود. برای ایجاد حافظه کاملاً مصنوعی، دانشمندان نیاز به تحریک مغز به گونه ای داشتند که از فعالیت عصبی ناشی از شوک پا نیز تقلید کنند.
مطالعات اولیه نشان داده بودند که مسیرهای عصبی خاص منتهی به ساختاری موسوم به ناحیه ی (VTA)، برای ماهیت ناخوشایند شوک پا مهم بودند. برای ایجاد یک حافظه واقعا مصنوعی، محققان نیاز به تحریک VTA به همان شیوه دارند که اعصاب حسی بویایی را تحریک می کنند، اما حیوانات تراریخته فقط پروتئین های حساس به نور را در آن اعصاب ساخته اند.
به منظور استفاده از تحریک اپتوژنتیک، آنها عصب بویایی را در همان موشهای دارای ژنتیک تحریک کردند و از ویروس استفاده کردند تا پروتئینهای حساس به نور را در VTA نیز قرار دهند. آنها گیرنده های بویایی را با نور تحریک می کنند تا بوی شکوفه های گیلاس را شبیه سازی کنند، سپس VTA را تحریک کردند تا از شوک شدید نامطلوب پا تقلید کنند. حیوانات حافظه مصنوعی را فراخوانی کردند و به شوکی که هرگز دریافت نکرده بودند و بویی که هرگز با آن روبرو نشده بودند، پاسخ دادند.
برای مدت طولانی، این رمز و راز بوده است که چگونه خاطرات در مغز شکل می گیرند – و چه تغییرات جسمی در مغز با شکل گیری آنها همراه است.
در این مطالعه، تحریک الکتریکی مناطق خاص مغز که منجر به یک حافظه جدید شده اند، سایر مناطق مغز را نیز که تصور می شود در ایجاد حافظه دخیل هستند، فعال می کنند، از جمله منطقه ای از آمیگدال. از آنجا که سلولهای عصبی از طریق اتصالات به نام سیناپس با یکدیگر ارتباط برقرار می کنند، فرض بر این است که تغییرات در فعالیت سیناپسی باعث ایجاد خاطرات می شود.
در حیوانات ساده، مثل slug Aplysia دریایی، با استفاده از RNA استخراج شده از شخصی که آنها را تجربه کرده است، خاطرات را می توان از فردی به فرد دیگر منتقل کرد. RNA حاوی کدهایی برای پروتئین های ساخته شده در اعصاب حیوان مرتبط با حافظه است. با استفاده از ثبت های فعالیت الکتریکی مرکز حافظه حیوانات آموزش دیده در ناحیه ی (هیپوکامپ)، خاطرات تا حدودی در جوندگان منتقل شده است تا الگوهای مشابهی از فعالیت عصبی در یک حیوان، تحریک شود.
این فرایند مشابه گزارش جدید شرح داده شده در اینجا است، به این ترتیب که از تحریک فعالیت الکتریکی مدارهای عصبی خاص، برای استخراج یک حافظه استفاده می شود. در مورد انتقال حافظه، این الگو از حیوانات آموزش دیده ناشی می شود، در حالی که در مطالعه اپتوژنتیک، الگوی فعالیت الکتریکی مرتبط با حافظه در مغز موش به صورت جدید انجام شد. این اولین گزارش از یک حافظه کاملاً مصنوعی است، و به ایجاد درک اساسی درباره نحوه دستکاری خاطرات کمک می کند.
تحقیقات در مورد حافظه و تلاش برای دستکاری در آن با سرعت بالایی پیش رفته است. ” پروتز حافظه” که به منظور تقویت شکل گیری و یادآوری آن توسط تحریک الکتریکی مرکز حافظه در مغز انسان طراحی شده است، با پشتیبانی آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی (DARPA) ساخته شده است.
در مقابل، پاک کردن حافظه با استفاده از آنچه به عنوان داروی Eternal Sunshine (پپتید مهار کننده زتا یا ZIP ) نامگذاری شده است – بعد از Eternal Sunshine of Spotless Mind ، فیلمی هالیوودی با مضمون یاد شده برای درمان خاطرات درد مزمن ساخته شد.
انگیزه های قانونی اساسی برای این تلاش ها وجود دارد. حافظه “کاتب روح” خوانده شده است و منبع تاریخ شخصی یک فرد است. ممکن است برخی از افراد به دنبال بازیابی خاطرات گمشده یا از دست رفته باشند. برخی دیگر، مانند افراد مبتلا به اختلال استرس پس از آسیب یا درد مزمن، ممکن است با تلاش برای پاک کردن آنها، از خاطرات آسیب زا رهایی یابند.
به زودی روشهای به کار رفته در ایجاد خاطرات مصنوعی در انسان به کار نمی رود: هیچکدام از ما مانند حیواناتی که در آزمایش استفاده می شود، تراریخته نیست و همچنین ما احتمالاً چند کابل فیبر نوری کاشته شده و تزریق ویروسی را نمی پذیریم.
با این وجود، با پیشرفت فن آوری ها و استراتژی ها، امکان دستکاری در حافظه های انسانی واقعیت پیدا می کند. و دخالت آژانس های نظامی مانند دارپا همواره انگیزه های این تلاش ها را به وجود می آورد. آیا مواردی وجود دارد که همه ما باید از آنها بترسیم یا اینکه باید یا نباید انجام دهیم؟ اهداف غیر آرمانی را باید تشخیص دهیم.
ایجاد خاطرات مصنوعی ما را به یادگیری چگونگی شکل گیری خاطرات نزدیک می کند و در نهایت می تواند به ما در درک و درمان بیماری های مخوف مانند آلزایمر کمک کند. با این حال، خاطرات به هسته اصلی بشریت ما می رسد، و ما باید هوشیار باشیم که به هرگونه دستکاری با اصول اخلاقی روبرو می شود.
برای اطلاعات بیشتر می توانید به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
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.