نظریه ای جدید درباره کدگذاری حافظه های قوی

محققان Caltech، با استفاده از مدل های ماوس (موش)، اکنون مشخص کردند که حافظه های قوی و پایدار توسط “تیم هایی” از سلولهای عصبی که همگام با هم شلیک می شوند، رمزگذاری می شوند و “افزونگی” را فراهم می کنند که این حافظه ها را قادر می سازد با گذشت زمان ادامه یابند. این تحقیق می تواند به درک چگونگی تأثیر حافظه پس از آسیب مغزی، مانند سکته مغزی یا بیماری آلزایمر کمک کند.

این کار در آزمایشگاه کارلوس لوئیس، استاد تحقیقات زیست شناسی انجام شده است و در مقاله ای توضیح داده شده است که در 23 آگوست در مجله Science (دانش) منتشر شد. 

این تیم به سرپرستی والتر گونزالز، آزمایشاتی را برای بررسی فعالیت عصبی موش ها هنگام یادگیری و به یاد سپردن مکان جدید انجام دادند. در آزمایش، موش ها در یک محفظه،  به طول 5 فوت با دیوارهای سفید، قرار گرفتند. نمادهای منحصر به فرد مکان های مختلفی را در امتداد دیوارها نشان می دهند – به عنوان مثال، یک علامت برجسته در نزدیکی سمت راست و یک بریدگی زاویه دار در نزدیکی مرکز. آب قند در هر دو انتهای مسیر قرار گرفت. 

در حالی که موش مورد بررسی قرار می گرفت، محققان فعالیت نورون های خاص را در هیپوکامپ موش (ناحیه ای از مغز که در آن خاطرات جدید ایجاد می شوند) اندازه گیری کردند که برای رمزگذاری مکان ها شناخته شده است.

هنگامی که یک حیوان ابتدا در مسیر قرار گرفت، از اینکه چه کاری باید انجام دهد مطمئن نبود و به چپ و راست سرگردان بود تا اینکه به آب قند رسید. در این موارد، هنگامی که موش متوجه نمادی بر روی دیوار شد، سلولهای عصبی منفرد فعال شدند.

 اما با گذشت چندین تجربه از مسیر، موش با آن آشنا شد و مکان های آب قند را به خاطر آورد. با نزدیکتر شدن ماوس، نورون های بیشتر و بیشتری با هماهنگی یکدیگر، پس از دیدن هر نمادی بر روی دیوار فعال می شوند. در اصل، ماوس با توجه به هر نمادی منحصر به فردی، مکان را تشخیص می داد.

محققان برای بررسی چگونگی محو شدن خاطرات با گذشت زمان، موش ها را از این مسیر به مدت 20 روز دور نگه داشتند. پس از این فاصله ی زمانی 20 روزه، حافظه هایی که توسط تعداد بیشتری نورون رمزگذاری شده بودند، قوی تر بودند، بنابراین تسک  را به سرعت به خاطر می آوردند. 

حتی اگر برخی از سلولهای عصبی فعالیت متفاوتی را نشان می دادند، هنگام تجزیه و تحلیل فعالیت گروههای بزرگی از نورونها، حافظه موش به وضوح قابل شناسایی بود. به عبارت دیگر، مغز با استفاده از گروه هایی از نورون ها، عملکرد خود را در حافظه و به خاطر سپردن اطلاعات، تقویت می کند، حتی اگر برخی از نورون ها، خاموش یا آسیب دیده باشند.

گونزالز توضیح می دهد: “تصور کنید که شما یک داستان طولانی و پیچیده را برای گفتن دارید. برای حفظ داستان می توانید آن را به پنج نفر از دوستان خود بگویید و بعد از آن گاهی اوقات با همه آنها جمع می شوید تا دوباره داستان را باز گو کنید و به یکدیگر کمک کنید. اطلاعاتی را که یکی از افراد فراموش می کند، بقیه می توانند به یاد آورند.

علاوه بر این، هر بار که داستان را دوباره بازگو می کنید، می توانید دوستان جدیدی برای یادگیری بیاورید و به همین دلیل به حفظ آن و تقویت حافظه کمک می کنید. به روشی مشابه، نورون های خودتان، به رمزگذاری خاطراتی که با گذشت زمان ادامه خواهد یافت، به یکدیگر کمک می کنند. “

حافظه برای رفتار انسان چنان اساسی است که هرگونه اختلال در حافظه می تواند به شدت بر زندگی روزمره ما تأثیر بگذارد. از دست دادن حافظه که به عنوان بخشی از پیری طبیعی اتفاق می افتد می تواند ناتوانی قابل توجهی برای سالمندان باشد. 

علاوه بر این، از دست دادن حافظه ناشی از چندین بیماری، از جمله مهمترین آنها آلزایمر، پیامدهای مخربی دارد که می تواند در ابتدایی ترین امور از جمله شناخت بستگان یا به یاد آوردن راه برگشت به خانه، اختلال ایجاد کند. 

این مطالعه نشان می دهد که خاطرات ممکن است با افزایش سن، سریعتر از بین بروند. زیرا حافظه توسط تعداد بیشتری از نورونها رمزگذاری می شود و در صورت عدم موفقیت هر یک از این سلولهای عصبی، حافظه از بین می رود. این مطالعه نشان می دهد که یک روز، طراحی درمانهایی که می تواند باعث جذب بیشتر تعداد نورون ها برای رمزگذاری یک حافظه شود، می تواند به جلوگیری از، از دست دادن حافظه کمک کند.

لوئیس می گوید: “سالهاست که مردم می دانند هرچه بیشتر یک عمل را انجام دهند، شانس بیشتری دارند که بعداً آن را به خاطر بیاورید.” “ما اکنون فکر می کنیم که این احتمال وجود دارد، زیرا هرچه بیشتر یک عمل را انجام دهید، تعداد نورون هایی که خاطرات را رمز گذاری می کنند، بیشتر می شوند.

نظریه های معمولی در مورد ذخیره سازی حافظه بر این اساس است که پایدار ماندن حافظه مستلزم تقویت اتصالات هر نورون منفرد است. نتایج ما نشان می دهد که افزایش تعداد نورون هایی که همان حافظه را رمزگذاری می کنند نیز باعث می شود حافظه برای مدت طولانی تری ادامه یابد. “

این مقاله با عنوان “Persistence of neuronal representations through time and damage in the hippocampus” می باشد.

برای اطلاعات بیشتر در مورد عملکردهای شناختی مغز، ساز و کار آن ها، اختلالات و روش های نوین بهبود، به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.

منبع داستان: