چگونه مغز انسان خاطرات را می‌سازد؟ کشفی بزرگ در علم حافظه

1

دانشمندان سال‌هاست که تلاش می‌کنند بفهمند مغز چگونه اطلاعات جدید را در خود ذخیره و با خاطرات گذشته ادغام می‌کند. برخی نظریه‌ها بر تغییرات شیمیایی در نورون‌های خاص تمرکز دارند، در حالی‌ که برخی دیگر به تغییرات ساختاری بین سلول‌های مغزی اشاره دارند. در این مسیر، دکتر توماس رایان از کالج ترینیتی دوبلین، یکی از عصب‌شناسانی است که با ردیابی سلول‌های درگیر در فرایند یادگیری، به دنبال یافتن پاسخ بوده است.

🧬 حافظه چگونه در مغز شکل می‌گیرد؟

سلول‌های اثرگذار یا “Engram Cells”

مطالعات اخیر نشان می‌دهد که شکل‌گیری حافظه به ارتباطات میان گروهی از سلول‌های خاص به نام engram cells بستگی دارد. این سلول‌ها مسئول ثبت و ذخیره تجربه‌های منحصربه‌فرد ما هستند.

چگونه خاطرات به هم پیوند می‌خورند؟

محققان بر این باورند که هر تجربه، الگوی خاصی از فعالیت سلول‌های مغز را ایجاد می‌کند که بعدها می‌توان دوباره آن را فعال کرد. برای مشاهده این روند، عصب‌شناسان دو گروه از engram cells را ردیابی کردند که هرکدام مربوط به یک خاطره متفاوت بودند.

نتیجه شگفت‌انگیز بود: وقتی یکی از این گروه‌ها دوباره فعال می‌شد، گروه دیگر نیز گاهی همزمان فعال می‌گشت؛ انگار که دو خاطره به هم پیوند خورده‌اند.

این یافته نظریه قدیمی مبنی بر اینکه هر نورون مسئول ذخیره یک خاطره کامل است را به چالش می‌کشد. اکنون مشخص شده که حافظه، بیشتر در ارتباطات و بازآرایی‌های میان نورون‌ها نهفته است تا در خود سلول‌ها.

🧪 کدام سلول‌های مغز حافظه را ذخیره می‌کنند؟

ردیابی نورون‌های فعال

به گفته دکتر کلارا اورتگا د سان لوئیس، پژوهشگر فوق‌دکترا و نویسنده اصلی این مطالعه:
«سلول‌های engram گروهی از نورون‌ها هستند که با تجربه‌ای خاص فعال شده و خود را تغییر می‌دهند تا آن اطلاعات را در مغز حفظ کنند.»

او و همکارانش بررسی کردند که چگونه خاطرات مشابه یا مرتبط در بخش‌های مختلف مغز ذخیره می‌شوند. آن‌ها از تکنیک‌های ژنتیکی برای برچسب‌گذاری نورون‌هایی استفاده کردند که در برابر یک رویداد فعال شده بودند و سپس بررسی کردند که این نورون‌ها چگونه به یک رویداد دوم، با شباهت احساسی، پاسخ می‌دهند.

نقش اتصالات جدید میان نورون‌ها

محققان دریافتند که نورون‌هایی که یک خاطره را ثبت کرده‌اند، می‌توانند ارتباط جدیدی با سلول‌هایی برقرار کنند که به تجربیات قبلی مربوط می‌شوند.

تکنیک نوری optogenetics به آن‌ها اجازه داد که با روشن یا خاموش کردن این سلول‌ها به‌وسیله نور، آزمایش کنند که آیا مسدود کردن این پیوندهای جدید، باعث اختلال در یادآوری خاطره می‌شود یا نه.

🔬 نقش یک پروتئین خاص در شکل‌گیری حافظه

پروتئین PSD-95؛ دروازه‌بان حافظه

در این مطالعه، پروتئینی به نام PSD-95 به‌عنوان کلید اصلی در ارتباطات بین سلول‌های engram شناخته شد. این پروتئین در محل اتصال نورون‌ها (سیناپس) قرار دارد و به گیرنده‌ها کمک می‌کند که در جای خود باقی بمانند.

وقتی پژوهشگران میزان این پروتئین را در نورون‌هایی که یک خاطره خاص را ذخیره می‌کردند کاهش دادند، رفتار ارتباطی آن‌ها تغییر کرد. در برخی شرایط، حتی زمانی که تلاش می‌شد خاطره تضعیف شود، همچنان در ذهن باقی می‌ماند.

این پایداری نشان می‌دهد که چرا برخی خاطرات از بین نمی‌روند و همچنین چطور کمبود یا اختلال در PSD-95 می‌تواند باعث بر هم خوردن الگوی طبیعی یادگیری شود.

🔁 ساختن خاطرات جدید روی تجربیات قدیمی

از سلول‌های منفرد تا شبکه‌های نورونی

این تحقیق با گرایش جدیدی در علوم اعصاب همسو است: تمرکز بر شبکه‌های چندسلولی به‌جای یک سلول منفرد.

با استفاده از برچسب‌گذاری ژنتیکی پیشرفته، دانشمندان می‌توانند محل ایجاد ارتباطات جدید را شناسایی کنند و بررسی کنند که آیا این ارتباطات برای یادآوری حافظه ضروری هستند یا نه.

تحقیقات قبلی معمولاً روی مراحل جداگانه حافظه (رمزگذاری، ذخیره‌سازی و فعال‌سازی مجدد) تمرکز داشتند. اما این پژوهش نشان داد که مغز چگونه می‌تواند اطلاعات جدید را در شبکه‌ای موجود جای دهد؛ به‌گونه‌ای که خاطره قدیمی به‌روزرسانی شود، نه اینکه جایگزین گردد.

📌 اهمیت این کشف برای آینده

چرا حافظه‌های قدیمی از بین نمی‌روند؟

یکی از معماهای مهم در علوم اعصاب، این بود که چگونه مغز یادگیری‌های جدید را در همان منطقه مغزی ثبت می‌کند بدون اینکه خاطرات قبلی پاک شوند.

دکتر رایان می‌گوید:
«ما باید اطلاعات را بین سلول‌ها جست‌وجو کنیم، نه در داخل یک سلول خاص.»

این دیدگاه نشان می‌دهد که خاطرات در مکان مشخصی قفل نشده‌اند، بلکه به‌صورت ارتباطاتی پراکنده هستند که می‌توانند اصلاح شوند. اگر این درست باشد، می‌تواند توضیح دهد که چرا ما می‌توانیم به‌سرعت از اتفاقات روزمره بیاموزیم بدون اینکه آموخته‌های قبلی را از دست بدهیم.

درمان‌هایی بر پایه پروتئین‌های حافظه

در آینده ممکن است درمان‌هایی طراحی شوند که بر پروتئین‌هایی مانند PSD-95 تمرکز کنند تا حافظه‌های آسیب‌زا، مانند خاطرات مربوط به ترس یا تروما، تغییر یابند. البته برای چنین درمان‌هایی تحقیقات بیشتری مورد نیاز است.

🧭 مغز ما چگونه خاطرات روزمره را اداره می‌کند؟

حافظه در زندگی روزانه

یادگیری و حافظه تنها مختص مدرسه یا دانشگاه نیست. زندگی روزانه ما پر از چالش‌های حافظه‌ای است؛ از به خاطر سپردن اسامی گرفته تا یادگیری مسیرهای جدید و حتی یادگیری سرگرمی‌های تازه.

درک این‌که چگونه سلول‌های مغز می‌توانند اطلاعات را هم انعطاف‌پذیر و هم پایدار نگه دارند، امیدبخش درمان مشکلات مربوط به حافظه در پیری یا شرایطی مانند آلزایمر است.

نورون‌ها، بازیگران چندنقشی

پژوهش‌ها نشان داده‌اند که برخی نورون‌ها می‌توانند نقش‌های مختلفی بسته به شرایط داشته باشند. این نقش‌ها به مرور زمان و با تراکم تجربیات جدید، تغییر می‌کنند. دانشمندان با تمرکز بر ارتباطات میان سلول‌ها، قطعه‌ای دیگر از پازل چگونگی سازگاری سلول‌ها با تجربیات را کامل می‌کنند.

🚀 آینده تحقیقات حافظه به کجا می‌رسد؟

رمزگشایی از تعاملات پیچیده بین سلول‌های engram می‌تواند آینده آموزش، درمان اختلالات حافظه و حتی بهبود سلامت روان را تغییر دهد.

اگر تغییر در سیم‌کشی مغز، اساس یادگیری باشد، می‌توان روش‌هایی خلاقانه طراحی کرد که این بازآرایی‌های سالم را در افرادی که دچار اختلالاتی مانند PTSD یا افسردگی هستند، تحریک کند.

این مطالعه، نگاهی تازه به فرایند حافظه دارد و نشان می‌دهد که یادگیری وابسته به تعادل حساسی است: تقویت برخی اتصالات برای دانش جدید و در عین حال حفظ ساختارهای قدیمی برای خاطرات پیشین.