علوم

العلماء يشاهدون الذاكرة داخل دماغ حي

الدماغ المشع لأسماك الحمار الوحشي
المصدر: جامعة جنوب كاليفورنيا

أثناء مراقبة الذكريات المخيفة وهي تتشكل في داخل الدماغ للمخلوقات البحرية، رأى علماء الأعصاب مستوى عالي جداً من إعادة ربط الأسلاك المشبكية.

تخيل أنه بينما تستمتع بوعاء بفطورك الصباحي الخاص بك، يسقط عنكبوت من السقف في كوب الحليب. بعد سنوات، ما زلت لا تستطيع الاقتراب من وعاء من الحبوب دون الشعور بالاشمئزاز. لاحظ الباحثون الآن بشكل مباشر ما يحدث داخل الدماغ أثناء تعلم هذا النوع من الاستجابة المشحونة عاطفياً. في دراسة جديدة نُشرت في كانون الثاني (يناير) في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، تمكن فريق من جامعة جنوب كاليفورنيا من تصور تشكل الذكريات في أدمغة أسماك المختبر، وتصويرها تحت المجهر وهي تتفتح في ألوان خضراء مشعة جميلة. بسبب خبرتهم السابقة، كانوا يتوقعون أن يقوم الدماغ بترميز الذاكرة عن طريق تعديل بسيط في بنيته العصبية. بدلاً من ذلك، فوجئ الباحثون بإيجاد إصلاح وإعادة ربط كبير في الروابط العصبية.

ما رأوه يعزز وجهة النظر القائلة بأن الذاكرة هي ظاهرة معقدة تنطوي على خليط من مسارات التشفير. لكنها تشير أيضًا إلى أن نوع الذاكرة قد يكون حاسمًا لكيفية اختيار الدماغ لتشفيرها – وهو استنتاج قد يلمح إلى سبب استمرار بعض أنواع الاستجابات المؤلمة المشروطة بشدة، ومن الصعب جدًا تجاهلها.

ما هو رأي الباحثين بما رأوه؟

قال المؤلف المشارك سكوت فريزر، عالم الأحياء الكمية في جامعة جنوب كاليفورنيا: “قد يكون ما نبحث عنه هو ما يعادل محرك الحالة الصلبة” في الدماغ. “الدماغ يحفظ الذكريات بطرق مختلفة ويمكن محو معظمها بسهولة. لكن يبدو أن الذكريات المرتبطة بالخوف والألم يتم حفظها بشكل أعمق وتصبح غير قابلة للنسيان.

هذا يساعد في تفسير لماذا بعد سنوات يسترجع الناس الذاكرة الأليمة حتى وإن ظنوا أنهم قد نسوها”. تمت دراسة الذاكرة بشكل متكرر في القشرة المخية، التي تغطي الجزء العلوي من دماغ الثدييات، وفي الحُصين عند القاعدة. ولكن تم فحصها في كثير من الأحيان في هياكل أعمق مثل اللوزة، مركز تنظيم الخوف في الدماغ. اللوزة هي المسؤولة بشكل خاص عن الذكريات الترابطية، وهي فئة مهمة من الذكريات المشحونة عاطفياً والتي تربط أشياء متباينة – مثل ذلك العنكبوت في فطورك.

في حين أن هذا النوع من الذاكرة شائع جدًا ، إلا أن كيفية تكوينه ليست مفهومة جيدًا. ويرجع ذلك جزئيًا إلى حدوثه في منطقة يصعب الوصول إليها نسبيًا من الدماغ.

استخدام أسماك الزيبرا

صغار أسماك الحمار الوحشي
المصدر: Adam Amsterdam/Wikimedia Commons

رأى فريزر وزملاؤه فرصة للالتفاف على هذا القيد التشريحي ومعرفة المزيد عن تكوين الذاكرة الترابطية باستخدام أسماك الزيبرا. لا تحتوي الأسماك على لوزة مخية مثل الثدييات، ولكن لديها منطقة مشابهة تسمى باليوم حيث تتشكل الذكريات الترابطية.

أوضح فريزر أن الباليوم يمكن الوصول إليه بسهولة أكبر للدراسة: حيث أن الثدييات حين يكبر دماغها ينتفخ مثل البالون، بينما سمكة الزيبرا فهو يدفع بالداخل نحو الخارج، كالفشار. فتصبح هذه المراكز العميقة على سطح الدماغ مما يسهل تصويرها ودراستها. بالإضافة إلى ذلك، فإن يرقات أسماك الزيبرا شفافة، لذلك يمكن للباحثين النظر مباشرة إلى أدمغتهم.

مقالة ذات صلة : كيف نمنع فقدان التنوع البيولوجي؟وماهي مسبباته؟

كيف سيتم تنفيذ التجربة على الذاكرة؟

يتفق علماء الأعصاب على أن الدماغ يقوم بتشكيل ذكرياتنا عن طريق ربط نقاط إلتقاء الأعصاب وإعادة تشكيلها، وهذه النقط هي تجمعات عصبية. ومعظهم يعتقد أن ذلك يتم عن طريق قوة التحفيذ لدى الخلايا، أي مدى قوة أحد الخلايا العصبية التي تحفز الأخرى، كما قال فريزر. لجعل هذه العملية مرئية بالعين المجردة، قام فريق الباحثين بهندسة الأسماك وراثيا بجعل البروتينات التي تتشكل منها المستقبلات العصبية مشعة. وتم إنشاء بروتين العلامة في مختبر دون أرنولد، أستاذ العلوم البيولوجية والهندسة البيولوجية في جامعة جنوب كاليفورنيا، تحت ضوء الليزر الخافت لمجهر مخصص.

كان التحدي يتمثل في “القدرة على التنصت في حال حدوث شيء ما في اللحظة ذاتها” ، ولكن كان يجب استخدام أقل قدر ممكن من الضوء لتجنب حرق الأسماك ، على حد قول فريزر. يمكن للباحثين بعد ذلك أن يروا ليس فقط موقع المشابك الفردية ولكن أيضًا قوتها – فكلما كان الضوء أكثر سطوعًا، كان الاتصال العصبي أقوى.

البدء بالتجربة العلمية لمشاهدة الذاكرة

لاحظ عالم الأحياء الكمية سكوت فريزر وزملاؤه في جامعة جنوب كاليفورنيا تكوين الذاكرة في أدمغة أسماك الزيبرا
المصدر: جامعة جنوب كاليفورنيا

للحث على تكوين ذاكرة أليمة. قام فريزر وفريقه بتكييف يرقات أسماك الزيبرا عبر تعريضهم لضوء يسبب سخونة غير مريحة للأسماك. تمامًا كما قام عالم الفسيولوجيا الروسي في القرن التاسع عشر إيفان بافلوف بتكييف كلابه على إفراز اللعاب. متوقعين أن يقدم لهم طعام عند سماع صوت جرس. تعلمت يرقات أسماك الزيبرا أن تحاول السباحة بعيدًا عندما ترى الضوء. (في التجربة ، تم تجميد رؤوس اليرقات، لكن ذيولها كانت حرة في التحرك كمؤشر للسلوك المكتسب.) قام الباحثون بتصوير الباليوم قبل وبعد تعلم السمكة، وقاموا بتحليل التغييرات في قوة المشابك العصبية وموقعها.

على عكس ما هو متوقع. ظلت القوة المشبكية في الباليوم كما هي بغض النظر عما إذا كانت السمكة قد تعلمت أي شيء. وبدلاً من ذلك ، في الأسماك التي تعلمت، تم تقليم المشابك العصبية من بعض مناطق الباليوم – مما أدى إلى إحداث تأثير “مثل قطع شجرة بونساي” ، كما قال فريزر – وأعيد غرسها في مناطق أخرى. اقترحت الدراسات السابقة في بعض الأحيان أن الذكريات يمكن أن تتشكل من خلال إضافة وحذف نقاط الاشتباك العصبي – ولكن هذا التصور في الوقت الحقيقي وعلى نطاق واسع للدماغ يشير إلى أن طريقة تكوين الذاكرة هذه قد تكون أكثر أهمية مما أدركه الباحثون.

آراء الباحثين في علم الأعصاب

قال توماس رايان ، عالم الأعصاب في كلية ترينيتي في دبلن والذي لم يشارك في الدراسة. على الرغم من أنه ليس دليلًا قاطعًا ولكن ، “أعتقد أنه يقدم دليلًا مقنعًا” على أن هذه يمكن أن تكون طريقة رئيسية في تكوين الدماغ للذكريات. للتوفيق بين نتائج دراستهم الجديدة وتوقعاتهم الأولية لتكوين الذاكرة. افترض فريزر وأرنولد وفريقهم أن نوع الذاكرة قد يوجه الطريقة التي يختارها الدماغ لتشفيرها. قال فريزر إن هذه “الأحداث الترابطية التي نظرنا إليها قد تكون أقوى أنواع الذكريات”. بالنسبة للأسماك ، فإنها تموت أو تموت ، لذلك “ليس من المستغرب جدًا أن تقوم بترميز هذه الذكريات القاسية بطريقة قوية جدًا.”

ولكن ما المناسب للاحتفاظ بالذكريات لمخيفة قد لا يكون هو ذاته الطريقة المثلى لذكريات أخرى أكثر دنيوية. ولكن قال فريزر، عند تتعلم نطق اسم شخص ما. إذا ربما “لا ترغب في إخراج نقاط الاشتباك العصبي من دماغك وإضافة أخرى جديدة”. إذاً يأمل فريزر وفريقه في أن يساعدهم هذا النموذج في نهاية المطاف على فحص الآليات المتضمنة في الذكريات التي تؤدي إلى اضطراب ما بعد الصدمة. وربما يؤدي إلى استراتيجيات محتملة لتخفيف هذه الحالة.

قال كليف أبراهام ، أستاذ علم النفس في جامعة أوتاجو في نيوزيلندا والذي لم يكن جزءًا من الدراسة ، إنه من المحتمل أن تكون النتائج مرتبطة بعمر سمكة الحمار الوحشي أكثر من نوع الذاكرة المتكونة. قال أبراهام: “نحن نعلم أن هناك الكثير من التقليم وإعادة التنظيم التشابكي نتيجة الخبرة أثناء التطور في أجزاء مختلفة من الدماغ”. إذا نظر الباحثون إلى أسماك الزيبرا البالغة – والتي يصعب استخدامها للبحث لأنها أقل شفافية ولديها أدمغة أكبر. فقد تختلف النتائج بشكل جذري. وأضاف أن الورقة عبارة عن “جولة فنية في القوة” ، لكنها مجرد جزء من لغز كيفية تشكل الذكريات.

ما هي الخلاصة من هذه الدراسة هل استطعنا فهم الذاكرة وكيف تتشكل؟

ولا يزال هناك العديد من الأسئلة التي لم تتم الإجابة عليها ، بسبب أن مثل المدة التي تستمر فيها تلك الذكريات والتغيرات المتشابكة في سمكة الحمار الوحشي. يأمل الباحثون في معرفة ما إذا كانت النتائج تترجم إلى حيوانات ذات أدمغة أكبر وحتى إلى الثدييات. ودراسة كيف تشكل أسماك الزيبرا هذه والحيوانات الأخرى ذكريات أقل ثقلًا أو صدمة عاطفية.

قال فريزر: “أعتقد أن الجميع قد اعتقد أن هناك مجموعة كاملة من الطرق التي يمكن للدماغ أن يخزن بها الذكريات”. “الجميل في الأمر ، أراهن أنهم جميعًا على حق. وسيكون السؤال: كيف يعمل كل هذا معًا؟ “

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى