راز مغز انسان: چگونه خاطرات را ذخیره و بازیابی می‌کند؟

محققان توانسته‌اند دو نوع سلول مغزی که در سازماندهی خاطرات براساس زمان وقوع آن‌ها نقش دارند، شناسایی کنند. این یافته جدید ما را از نحوه شکل‌گیری و ذخیره خاطرات در مغز انسان مطلع می‌کند و می‌تواند در درمان اختلالات حافظه همچون آلزایمر موثر باشد. این تحقیق توسط مرکز تحقیقات مغز مؤسسه ملی سلامت آمریکا صورت گرفته و نتایج آن در نشریه Nature Neuroscience منتشر شده است.

طی این مطالعه، محققان با استفاده از تکنیک‌های بررسی فعالیت مغزی بر روی ۲۰ بیمار که تراشه‌ای برای ثبت فعالیت مغز داخلی داشتند، بررسی کردند که فعالیت مغز آن‌ها در حین تماشای کلیپ‌های فیلم چگونه تحت تأثیر مرز‌های شناختی قرار می‌گیرد. نتایج نشان داد که دو گروه متمایز از سلول‌ها به نام «سلول‌های مرزی» و «سلول‌های رویداد» وجود دارند که در پاسخ به مرز‌های نرم و سخت فعال می‌شوند.

این یافته‌ها نشان می‌دهد که مغز از قله‌های مرزی به عنوان نشانگرهایی برای شاخص‌گذاری خاطرات گذشته استفاده می‌کند، به همان روشی که اپلیکیشن‌های عکس‌برداری برای شناسایی رویداد‌ها استفاده می‌کنند. این بینش‌ها می‌توانند در توسعه درمان‌های جدید برای اختلالات حافظه مفید باشند.

بررسی‌های آتی این تیم محققان بر روی افزایش فعالیت سلول‌های مرزی و رویدادی با استفاده از ماده دوپامین و ریتم تتا مغز با هدف تقویت شکل‌گیری خاطرات و ارتباط این فرآیند با عملکرد حافظه انجام خواهد شد. این تحقیقات می‌تواند راه‌های جدیدی برای درمان بیماران مبتلا به اختلالات حافظه فراهم کند.

تک فان- محققان دو نوع سلول را در مغز ما شناسایی کرده اند که در سازماندهی خاطرات مجزا بر اساس زمان وقوع آن‌ها نقش دارند. این یافته درک ما را از نحوه شکل‌گیری خاطرات توسط مغز انسان بهبود می‌بخشد و می‌تواند به ما در درمان اختلالات حافظه مانند بیماری آلزایمر کمک کند. نتایج این مطالعه که با حمایت مرکز تحقیقات مغز مؤسسه ملی سلامت ایالات متحده آمریکا به انجام رسیده، در نشریه Nature Neuroscience منتشر شده است.به گزارش تک فان، این مطالعه که به رهبری اولی روتیشاوزر، استاد جراحی مغز و اعصاب و علوم زیست پزشکی در مرکز پزشکی Cedars-Sinai در لس آنجلس انجام شد، با یک سوال فریبنده و ساده آغاز شد؛ مغز ما چگونه خاطرات را شکل می‌دهد و سازماندهی می‌کند؟ ما زندگی در بیداری خود را به عنوان یک تجربه مستمر زندگی می‌کنیم، اما بر اساس مطالعات رفتار انسانی اعتقاد بر این است که این رویداد‌های زندگی را به عنوان لحظات فردی و متمایز ذخیره می‌کنیم. پس شروع و پایان یک خاطره چیست؟ این نظریه به عنوان «بخش‌بندی رویداد» نامیده می‌شود، و ما اطلاعات نسبتا کمی در مورد نحوه عملکرد این فرآیند در مغز انسان داریم.جیم گناد، مدیر برنامه موسسه ملی اختلالات عصبی و سکته مغزی NIH BRAIN، گفت: «این دستاورد، چگونگی مطالعه روش تفکر مغز انسان توسط محققان را دگرگون می‌کند. این تحقیق رویکردی را به علوم اعصاب انسان می‌آورد که قبلاً در پستانداران و جوندگان غیرانسان، با ضبط مستقیم از نورون‌هایی که افکار تولید می‌کردند مورد استفاده قرار می‌گرفت.» برای مطالعه این موضوع، روتیشاوزر و همکارانش با ۲۰ بیمار که تراشه‌ای برای ثبت فعالیت مغز در داخل جمجمه خود داشتند کار کردند. آن‌ها بررسی کردند که چگونه فعالیت مغز بیماران در هنگام نمایش کلیپ‌های فیلم حاوی انواع مختلف «مرز‌های شناختی»، تحت تاثیر قرار می‌گیرد. انتقال‌هایی که تصور می‌شود باعث ایجاد تغییراتی در نحوه ذخیره یک حافظه می‌شود و شروع و پایان «پرونده های» حافظه را در مغز نشان می‌دهد.نوع اول، که به آن «مرز نرم» گفته می‌شود، ویدئویی است که حاوی صحنه‌ای است که سپس به صحنه دیگری می‌رود که همان داستان را ادامه می‌دهد. به عنوان مثال، یک بازی بیسبال که یک زمین را نشان می‌دهد پرتاب می‌شود و وقتی ضربه به توپ برخورد می‌کند، دوربین به عکسی از بازیکنی که در حال بازی کردن است، پرش می‌کند. در مقابل، «مرز سخت» وجود دارد که پرشی به داستانی کاملاً متفاوت است؛ برای مثال تصور کنید توپ ضربه خورده بلافاصله با یک پرش با یک آگهی تبلیغاتی دنبال شود.جی ژنگ، فوق دکترا در بیمارستان کودکان بوستون و اولین نویسنده این مطالعه، تفاوت کلیدی بین این دو مرز را توضیح می‌دهد؛ «آیا این یک صحنه جدید در همان داستان است یا ما در حال تماشای یک داستان کاملاً متفاوت هستیم؟ این که چقدر روایت از یک کلیپ به کلیپ دیگر تغییر می‌کند، نوع مرز شناختی را تعیین می‌کند.» محققان فعالیت مغز شرکت‌کنندگان را در حین تماشای فیلم‌ها ثبت کردند و متوجه دو گروه متمایز از سلول‌ها شدند که با افزایش فعالیت خود به انواع مرز‌ها پاسخ می‌دادند. یک گروه به نام «سلول‌های مرزی» در پاسخ به مرز نرم یا سخت فعال‌تر می‌شد، اما گروه دوم، به نام «سلول‌های رویداد» تنها به مرز‌های سخت پاسخ دادند. این مشاهده منجر به این نظریه شد که ایجاد یک حافظه جدید زمانی اتفاق می‌افتد که اوج فعالیت سلول‌های مرزی و رویدادی وجود داشته باشد، چیزی که فقط پس از یک «مرز سخت» رخ می‌دهد.نحوه ذخیره و دسترسی به خاطرات در مغز نیز به نحوه ذخیره عکس‌ها در تلفن یا رایانه شما شبیه است. اغلب، عکس‌ها به‌طور خودکار بر اساس زمان و مکان گرفته شده در رویداد‌ها گروه‌بندی می‌شوند و بعداً به عنوان یک عکس کلیدی از آن رویداد برای شما نمایش داده می‌شوند. وقتی روی آن عکس ضربه می‌زنید یا کلیک می‌کنید، می‌توانید آن رویداد خاص را بررسی کنید. دکتر روتیشاوزر گفت: «یک پاسخ مرزی را می‌توان مانند ایجاد یک عکس جدید در نظر گرفت. وقتی که حافظه ساخته می‌شود، مثل این است که عکس‌های جدیدی به آن رویداد اضافه می‌شود. هنگامی که یک «مرز سخت» رخ می‌دهد، آن رویداد بسته می‌شود و یک «مرز جدید» شروع می‌شود. مرز‌های نرم را می‌توان برای نمایش تصاویر جدید ایجاد شده در یک رویداد واحد در نظر گرفت.»محققان سپس به بازیابی حافظه و چگونگی ارتباط این فرآیند با عملکرد سلول‌های مرزی و رویداد پرداختند. آن‌ها این تئوری را مطرح کردند که مغز از قله‌های مرزی به عنوان نشانگر‌هایی برای شاخص سازی خاطرات گذشته استفاده می‌کند، دقیقاً به همان روشی که موبایل یا رایانه با نشان دادن عکس‌های کلیدی برای شناسایی رویداد‌ها استفاده می‌کند. وقتی مغز یک الگوی شاخص سازی شده را پیدا می‌کند که آشنا به نظر می‌رسد، آن رویداد را «باز» می‌کند.همچنین دو آزمون حافظه مختلف که برای مطالعه این نظریه طراحی شده بودند، مورد استفاده قرار گرفت. در مرحله اول، به شرکت کنندگان مجموعه‌ای از تصاویر ثابت نشان داده شد و از آن‌ها پرسیده شد که آیا آن‌ها از صحنه‌ای در کلیپ‌های فیلمی هستند که به تازگی تماشا کرده اند یا خیر. شرکت‌کنندگان در مطالعه بیشتر به خاطر می‌آورند که تصاویری را که بلافاصله پس از یک مرز سخت یا نرم رخ داده‌اند، یعنی زمانی که یک «عکس» یا «رویداد» جدید ایجاد می‌شود، به خاطر می‌آورند.آزمایش دوم شامل نشان دادن یک جفت تصاویر گرفته شده از کلیپ‌های فیلمی بود که به تازگی تماشا کرده بودند. سپس از شرکت کنندگان پرسیده شد که کدام یک از این دو تصویر ابتدا ظاهر شده است. این یافته‌ها افقی جدید به نحوه ایجاد، ذخیره و دسترسی مغز انسان به خاطرات می‌دهد. از آنجایی که بخش‌بندی رویداد فرآیندی است که می‌تواند در افرادی که با اختلالات حافظه زندگی می‌کنند تحت‌تاثیر قرار گیرد، این بینش‌ها را می‌توان برای توسعه درمان‌های جدید به کار برد.دکتر روتیشاوزر و تیمش در آینده قصد دارند دو راه ممکن را برای توسعه درمان‌های مرتبط با این یافته‌ها بررسی کنند. اول، نورون‌هایی که از ماده شیمیایی دوپامین استفاده می‌کنند، که بیشتر به خاطر نقششان در مکانیسم‌های پاداش شناخته شده‌اند، ممکن است توسط سلول‌های مرزی و رویدادی فعال شوند، که هدف احتمالی را برای کمک به تقویت شکل‌گیری خاطرات پیشنهاد می‌کند. دوم، یکی از ریتم‌های طبیعی درونی مغز، که به ریتم تتا معروف است، با یادگیری و حافظه مرتبط است. اگر سلول‌های رویداد به موقع با آن ریتم عمل می‌کردند، شرکت‌کنندگان راحت‌تر ترتیب تصاویر نشان داده شده را به خاطر می‌آوردند. از آنجایی که تحریک عمیق مغز می‌تواند بر ریتم تتا تأثیر بگذارد، این می‌تواند راه دیگری برای درمان بیماران مبتلا به اختلالات حافظه خاص باشد.