پژوهشگران در یک مطالعه تازه که نتایج آن در مجله Nature منتشر شده است، سازوکار تازهای را در شکلگیری و ماندگاری حافظه کشف کردهاند؛ سازوکاری که نشان میدهد مغز برای تبدیل تجربههای کوتاهمدت به خاطرات پایدار از مجموعهای از تایمرهای مولکولی استفاده میکند که به ترتیب و در بخشهای مختلف مغز فعال میشوند.
به گزارش برنا، این کشف میتواند درک ما از نحوه انتخاب، تقویت یا فراموش شدن خاطرات را بهطور بنیادی تغییر دهد.
خاطره چگونه ماندگار میشود؟
هر روز ذهن انسان سیلی از لحظههای زودگذر، ایدههای ناگهانی و تجربههای تلخ و شیرین را دریافت میکند. اما تنها تعداد محدودی از این تجربهها در حافظه بلندمدت باقی میمانند. پرسش محوری این است: مغز چگونه تصمیم میگیرد کدام تجربه ارزش ماندگار شدن دارد و هر خاطره چقدر باید دوام بیاورد؟
مطالعه جدید نشان میدهد که تداوم خاطره حاصل یک روند پلهبهپله و نه یک تغییر تکمرحلهای است. این روند شامل مجموعهای از مولکولهاست که در زمانهای مختلف فعال شده و به مغز اجازه میدهد برخی خاطرات را تقویت کرده و برخی دیگر را محو کند.
پریا راجاستهوپاتی، سرپرست آزمایشگاه دینامیک عصبی و شناخت اسکولر هورباخ توضیح میدهد: آنچه انتخاب میکنیم به یاد بسپاریم یک فرایند پویا و مداوم، نه عملی شبیه فشار دادن یک کلید روشن/خاموش است.
فراتر از مدل قدیمی حافظه
سالها مدل غالب در علوم اعصاب چنین بود:
• هیپوکامپ، مرکز حافظه کوتاهمدت است.
• قشر مغز، محل ذخیره حافظههای بلندمدت.
• و یک سوئیچ مولکولی مشخص تعیین میکند کدام خاطره برای همیشه ذخیره شود.
اما این نگاه نمیتوانست تنوع طول عمر خاطرات را توضیح دهد؛ اینکه چرا برخی خاطرات فقط هفتهها دوام میآورند و برخی دیگر تا پایان عمر.
در سال ۲۰۲۳ تیم راجاستهوپاتی مسیر عصبی مهمی را شناسایی کرد که حافظه کوتاهمدت را به حافظه بلندمدت متصل میکند. بخش کلیدی این مسیر تالاموس بود؛ ناحیهای که هم در انتخاب خاطرات مهم نقش دارد و هم آنها را برای پایدارسازی به قشر مغز هدایت میکند.
این یافتهها بستر لازم را فراهم کرد تا پژوهشگران سؤال اصلی را بررسی کنند:
بعد از خروج خاطره از هیپوکامپ چه اتفاقی میافتد؟ چه مکانیزمهایی تصمیم میگیرند کدام خاطره تقویت و کدامیک حذف شود؟
شکلگیری خاطره با واقعیت مجازی
گروه پژوهشی مدل رفتاری تازهای با استفاده از محیط واقعیت مجازی برای موشها طراحی کرد. در این محیط با تکرار متفاوت برخی تجربهها، امکان بررسی تفاوت میان خاطرات مهم و کماهمیت فراهم شد.
پژوهشگران دریافتند که تکرار یک تجربه بهعنوان شاخص اهمیت عمل کرده و خاطرات پرتکرار ماندگاری بیشتری پیدا میکنند اما برای اثبات رابطه علی گام مهمتری لازم بود.
در این مرحله محققان از یک پلتفرم غربالگری مبتنی بر CRISPR استفاده کردند تا ژنهای خاصی را در تالاموس و قشر مغز دستکاری کنند. حذف برخی مولکولها باعث شد قدرت و مدت زمان حافظه بهطور چشمگیری کاهش یابد. مهمتر اینکه هر مولکول حافظه را در بازه زمانی متفاوتی تحت تاثیر قرار میداد.
از فراموشی سریع تا ماندگاری پایدار
نتایج نشان دادند که ماندگاری حافظه برخلاف تصور پیشین وابسته به یک سوئیچ واحد نیست؛ بلکه مجموعهای از تایمرهای ژنتیکی باعث میشوند که خاطره مرحله به مرحله در مغز تثبیت شود.
• تایمرهای اولیه به سرعت فعال شده و به همان سرعت نیز خاموش میشوند؛ این مرحله به فراموشی سریع تجربههای کماهمیت کمک میکند.
• تایمرهای دیرتر آهستهتر فعال میشوند، اما ساختارهای پایدارتر و ماندگارتر ایجاد میکنند و خاطره را طولانیمدت حفظ میکنند.
در این مطالعه سه تنظیمکننده مهم شناسایی شد:
• Camta۱ و Tcf۴ در تالاموس
• Ash۱l در قشر سینگولیت قدامی
این سه مولکول برای ایجاد اولیه حافظه ضروری نیستند، اما برای تثبیت تدریجی و نگهداشتن آن لازمند. حذف Camta۱ و Tcf۴ باعث اختلال در اتصال تالاموس و قشر مغز شده و منجر به فراموشی میشود.
طبق مدل جدید:
• Camta۱ پایداری اولیه را تضمین میکند،
• Tcf۴ با فراهم کردن چسبندگی سلولی و پشتیبانی ساختاری پایداری را افزایش میدهد،
• Ash۱l که جزو خانوادهای از پروتئینهای متیلاسیون هیستونی است باعث بازآرایی کروماتین و تثبیت طولانیمدت خاطرات میشود.
جالب اینکه پروتئینهای خانواده Ash۱l در سیستم ایمنی نیز نقش حافظه دارند؛ مثلا بدن با کمک آنها عفونتهای گذشته را به یاد میسپارد.
به بیان راجاستهوپاتی: به نظر میرسد مغز همان مکانیسمهای حافظه سلولی در سایر سامانههای زیستی را برای حافظه شناختی بازاستفاده میکند.
کاربردهای احتمالی در درمان بیماریهای مرتبط با حافظه
این یافتهها میتوانند سرنخهای مهمی برای درمان بیماریهایی مانند آلزایمر فراهم کنند. اگر مسیرهای مولکولی که حافظه را حفظ میکنند بهطور کامل شناخته شوند، ممکن است بتوان خاطرات را از مسیرهای سالم عبور داد و از بخشهای آسیبدیده مغز عبور کرد.
راجاستهوپاتی میگوید: اگر بدانیم دومین و سومین مناطق مهم در تثبیت خاطره کداماند، شاید بتوانیم در شرایطی که نورونهای منطقه اول از بین رفتهاند، سیستم را دور بزنیم و اجازه دهیم بخشهای سالمتر مغز این وظیفه را بر عهده بگیرند.
تیم پژوهشی اکنون در تلاش است تا بفهمد چه چیزی تایمرهای مولکولی را فعال میکند، چه چیزی مدت زمان آنها را تنظیم مینماید و مغز چگونه اهمیت هر خاطره را تعیین میکند.
راجاستهوپاتی میگوید: ما میخواهیم زندگی یک خاطره را فراتر از تشکیل اولیهاش در هیپوکامپ درک کنیم. تصور میکنیم تالاموس و مسیرهای ارتباطی آن با قشر مغز نقش محوری در این فرآیند دارند.
انتهای پیام/