سلول‌های اعماق مغز شما بر خاطره‌ها مهر زمان می‌گذارند
مغز ما از کجا می داند که «این» به دنبال «آن» آمده است؟ دو نفر همدیگر را ملاقات می کنند، عاشق هم می شوند و با خوشحالی زندگی می کنند - یا گاهی اوقات نه. توالی وقایعی که در سر ما اتفاق می‌افتد - در حالی که یکی پس از دیگری اتفاق می‌افتد - ممکن است ارتباطی با سلول‌های به اصطلاح زمانی داشته باشد که اخیراً در هیپوکامپ انسان کشف شده‌اند. این مطالعه شواهدی را ارائه می‌کند که نشان می‌دهد چگونه مغز ما شروع و پایان خاطرات را با وجود فاصله زمانی در محیط می‌داند. با ادامه این مطالعات، کار ممکن است به استراتژی هایی برای بازیابی یا بهبود حافظه منجر شود.
این تحقیق بر روی "حافظه اپیزودیک" تمرکز دارد، توانایی به خاطر سپردن "چه، کجا و چه زمانی" از یک تجربه گذشته، مانند به خاطر سپردن کارهایی که وقتی امروز از خواب بیدار شدید. این بخشی از تلاش مداوم برای شناسایی چگونگی ایجاد چنین خاطراتی در بدن است.
تیمی به سرپرستی لیلا ردی، عصب‌شناس در مرکز ملی تحقیقات فرانسه، به دنبال این بودند که بفهمند نورون‌های انسانی در هیپوکامپ چگونه اطلاعات زمانی را در طی یک سری مراحل آموزشی برای رفع ابهام از عملکرد سلول‌های زمانی در مغز نشان می‌دهند. در مطالعه ای که تابستان امسال در مجله علوم اعصابردی و همکارانش دریافتند که برای سازماندهی لحظات فردی تجربه، سلول های زمانی انسان در لحظات متوالی در طول هر کار فعال می شوند.
این مطالعه تأیید بیشتری را ارائه کرد که سلول‌های زمانی در هیپوکامپ، یک مرکز کلیدی برای پردازش حافظه، قرار دارند. آنها با آشکار شدن رویدادها گنجانده می شوند و رکوردی از جریان زمان در یک تجربه ارائه می دهند. ردی می گوید: «این نورون ها می توانند نقش مهمی در نحوه ارائه خاطرات در مغز داشته باشند. "درک مکانیسم های رمزگذاری زمان و حافظه یک حوزه مهم تحقیق خواهد بود."
متیو سلف، یکی از نویسندگان این مطالعه و محقق ارشد در بخش بینایی و دانش در مؤسسه علوم اعصاب هلند، بر اهمیت نقش این سلول های زمانی هیپوکامپ در کدگذاری تجربیات حافظه تاکید می کند. او گفت: «وقتی خاطره‌ای را به یاد می‌آوریم، می‌توانیم نه تنها آنچه را که برایمان اتفاق افتاده، بلکه می‌توانیم به یاد بیاوریم که کجا بودیم و چه زمانی برایمان اتفاق افتاده است». ما معتقدیم که سلول‌های زمانی می‌توانند مبنای اصلی کدگذاری زمانی باشند که اتفاقی افتاده باشد.
در حالی که محققان از وجود سلول های زمانی در مغز جوندگان برای دهه ها اطلاع داشتند، اولین بار در اواخر سال گذشته توسط محققان مرکز پزشکی جنوب غربی دانشگاه تگزاس و همکارانش در مغز انسان شناسایی شدند. برای درک بهتر این سلول‌ها، ردی و تیم او فعالیت هیپوکامپ بیماران مبتلا به صرع را که الکترودهایی در مغزشان کاشته شده بود، بررسی کردند تا درمان‌های احتمالی برای بیماری‌شان را ارزیابی کنند. آزمودنی ها موافقت کردند که در دو آزمایش مختلف بعد از جراحی شرکت کنند.
«در حین عمل، الکترودها از طریق سوراخ‌های کوچک حدود دو میلی‌متری وارد جمجمه می‌شوند. سلف می‌گوید: این سوراخ‌ها زمانی که بیماران پس از جراحی بهبود می‌یابند، مهر و موم می‌شوند و تا دو هفته با الکترودهایی که در واحد نظارت بر صرع یا EMU قرار دارند، تحت نظر قرار می‌گیرند. ما فعالیت عصبی هیپوکامپ را ثبت می کنیم در حالی که بیماران در EMU حدود یک هفته پس از جراحی وظایف خود را انجام می دهند.
در آزمایش اول، به شرکت کنندگان در مطالعه توالی پنج تا هفت عکس از افراد یا صحنه های مختلف به ترتیب از پیش تعیین شده ارائه شد که بارها تکرار شد. یک تصویر، مثلاً از یک گل، به مدت 1.5 ثانیه نشان داده شد، پس از آن یک مکث نیم ثانیه و سپس یک تصویر دیگر - به عنوان مثال یک سگ. به طور تصادفی 20 درصد از فواصل زمانی تصاویر در طول جلسات، رژه عکس متوقف شد و شرکت کنندگان باید قبل از ادامه تصمیم می گرفتند که کدام یک از دو تصویر بعدی به درستی در دنباله قرار می گیرد. محققان دریافتند که در طول 60 تکرار از کل دنباله، همه نورون های حساس به زمان در زمان های مشخصی در فواصل بین آزمایش ها فعال می شوند، بدون توجه به اینکه کدام تصویر نشان داده شده است.
آزمایش دوم از همان طرح پیروی می کند، با این تفاوت که پس از تکرار چندین بار توالی، یک صفحه سیاه به مدت 10 ثانیه نمایش داده می شود - فاصله ای که برای حواس پرتی طراحی شده است. برای نیمی از شرکت کنندگان، این فواصل پس از هر پنج تکرار دنباله رخ می دهد (که منجر به شش شکاف در آزمایش می شود). برای سایر شرکت کنندگان، آنها پس از هر دو تکرار دنباله ظاهر می شوند (که منجر به 15 شکاف می شود). دنباله فقط 30 بار تکرار می شود.
از شرکت کنندگان در آزمایش دوم در مورد ترتیب تصاویر در توالی سؤال شد، در حالی که فعالیت الکتریکی سلول های جداگانه در مغز آنها ثبت شد. برخی از نورون ها در یک نقطه، مربوط به یک تصویر خاص، تحریک می شوند. دیگران این کار را در زمان دیگری برای تصویری متفاوت انجام دادند. سلول های زمانی مربوط به یک تصویر خاص همچنان در بازه های 10 ثانیه ای که هیچ تصویری نمایش داده نمی شود، روشن می شوند. به نظر می رسد این شکاف ها به سوژه ها کمک می کند تا عکس های بیشتری را به خاطر بسپارند و آنها را به درستی مرتب کنند. در طول دوره های حذف، حدود 27 درصد از مواقع سلول ها فعال می شدند.
برای پاسخ به این سوال که آیا اطلاعات زمانی در فعالیت نورون‌های هیپوکامپ وجود دارد یا خیر، محققان زیر مجموعه‌ای از نورون‌های سلول‌های زمانی را تحریک کردند که در پاسخ به یک تصویر فعال می‌شوند. فعالیت محرک هر نورون به عنوان تابعی از زمان، هویت تصویر، و اینکه آیا دوره زمانی با یک تصویر مطابقت دارد یا دوره های فاصله بین محرک (ISI) 0.5 ثانیه بین تصاویر، مدل سازی شد.
محققان می توانند نقاط مختلف زمان را بر اساس فعالیت یک گروه از نورون ها رمزگشایی کنند - شواهدی مبنی بر اینکه مغز انسان دارای نورون های ردیابی زمان است. سلف می‌گوید: «ما معتقدیم که جمعیت سلول‌های زمانی در هیپوکامپ چندین مقیاس زمانی متفاوت و همپوشانی دارند. فعالیت این سلول‌ها در طول آزمایش وجود دارد و یک مهر زمانی برای رویداد ارائه می‌کند.» اما این واقعیت که این سلول‌ها محتویات حافظه ما را نیز نشان می‌دهند ("چه" و هم "وقتی") اوضاع را پیچیده‌تر می‌کند. Self می‌گوید: «ما به طور کامل درک نمی‌کنیم که حافظه چگونه رمزگذاری می‌شود، اما به نظر می‌رسد الگوی فعالیت هیپوکامپ هم زمان و هم محتوای تجربه را در اختیار ما قرار می‌دهد.»
خود اضافه می کند که این اطلاعات را می توان با سیگنال هایی ترکیب کرد که زمینه تجربه را نشان می دهد، اما تحقیقات بیشتری برای درک این مکانیسم مورد نیاز است. او گفت: "کدگذاری اینکه دوست خود را در ابتدای یک رویداد دیدید بدون کدنویسی زمینه هیچ فایده ای ندارد - اینکه رویداد شامل یک "پیاده روی سوپرمارکت" است. "هدف تحقیقات آینده ما درک چگونگی ترکیب اطلاعات زمانی با اطلاعات زمینه ای برای ارائه یک ساختار زمانی برای خاطرات ما است.
به نظر می‌رسد نتایج مشابه مطالعات قبلی روی موش‌ها باشد، که نشان می‌دهد سلول‌های زمانی همان سلول‌های مفهومی هستند که به بازنمایی‌های متفاوتی از یک محرک پاسخ می‌دهند - که این سلول‌ها هم مفهوم و هم زمان را رمزگذاری می‌کنند. "سلول های موقت در [the] هیپوکامپ موش‌ها نیز سلول‌هایی در محل هستند که وقتی موش در یک مکان خاص قرار می‌گیرد، پاسخ می‌دهند. سلول‌های هیپوکامپ به نظر چند بعدی هستند و ممکن است جنبه‌های مختلفی از تجربیات ما را در الگوهای پرتاب خود رمزگذاری کنند.
استفان لوتگب، رئیس بخش نوروبیولوژی در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، گفت: این سند به یک سوال کلیدی در مورد سلول های زمانی انسان پاسخ می دهد. "مطالعه فعلی چندین سهم مهم دارد. اولاً، تأیید بیشتر می‌کند که سلول‌های زمانی نه تنها در هیپوکامپ جوندگان رایج هستند، بلکه می‌توانند به نسبت بالایی در هیپوکامپ انسان نیز مشاهده شوند.» در واقع، نسبت سلول‌های زمانی که در انسان‌ها در مطالعه حاضر یافت شد، بیشتر از مطالعه قبلی است.»
نتایج ممکن است توضیح دهند که چرا برخی از افراد مبتلا به آسیب هیپوکامپ - یکی در هر نیمکره مغز - می توانند وقایع را به خاطر بسپارند اما در قرار دادن آنها در نظم مناسب مشکل دارند - مشکلی برای بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر و سایر بیماری های عصبی. یورگن شوگار، دانشیار فیزیولوژی در دانشگاه اسلو گفت: "ما امیدواریم که درک روشنی از سهم سلولی در عملکردهای حافظه ما را به درک اینکه چرا عملکردهای حافظه در برخی بیماری ها از دست می دهند و چگونه می توان این بیماری ها را درمان کرد، نزدیک تر کند." که در مطالعه جدید شرکت نکردند.
محققان در این زمینه مشتاقانه منتظر ادامه کار خود هستند. بردلی لگا، استادیار جراحی مغز و اعصاب در UT Southwestern، که نویسنده اصلی این مطالعه است، گفت: «گام بعدی توسعه روش‌های غیرتهاجمی یا تهاجمی برای تعدیل فعالیت سلول‌های زمانی و زنجیره‌های سلول زمانی است. سال گذشته وجود سلول های زمانی در مغز انسان را ثبت کرد. این می تواند یک استراتژی تعدیل عصبی برای بازیابی یا بهبود حافظه ارائه دهد. فعالیت سلول در طول زمان همچنین می‌تواند برای تعیین اینکه چه اتفاقی می‌افتد زمانی که تکانه‌های الکتریکی در طول چنین روشی اعمال می‌شود، نظارت شود.
برخی از دانشمندان بر این باورند که این کار می تواند روزی به توسعه "پروتزهای حافظه" کمک کند - تکنیکی که به رایانه اجازه می دهد تا با الکترودهایی که در مغز قرار می گیرد، خاطرات را وارد یا حذف کند. چنین حرکتی سؤالات اخلاقی را در مورد دستکاری خاطرات ایجاد می کند، اما احتمالاً به تحقق نزدیک نیست.
این فناوری بالقوه می تواند برای درمان اختلال استرس پس از سانحه یا بیماری آلزایمر نیز مورد استفاده قرار گیرد. یورگن می‌گوید: «ممکن است طراحی چنین دستگاه‌هایی وسوسه‌انگیز باشد تا بتوان حافظه‌ها را حذف یا درج کرد، اما من نمی‌دانم چگونه می‌توان این دستگاه‌ها را برای جلوگیری از سوء استفاده (درج حافظه‌های جعلی یا حذف خاطرات مهم) تنظیم کرد. "من فکر می کنم استراتژی معقول تر این است که تلاش هایمان را بر درمان پیشگیرانه اختلالات حافظه متمرکز کنیم.
او افزود: «امیدوارم کار با افراد بتواند نشان دهد که سلول‌های زمانی واقعاً چگونه در رمزگذاری و یادآوری حافظه منحصر به فرد یک بار مصرف نقش دارند.» در این صورت، نژاد بشر نسبت به زمانی که از این مطالعه نوظهور برای کمک به درک اینکه چگونه مغز ما شروع و پایان خاطرات را با وجود فواصل زمانی بین رویدادها می‌داند، خوشبین خواهد بود.
[ad_2]