خاطرات بلندمدت، برخلاف تصور رایج، لزوماً به حفظ تمام سیناپسهای قدرتمند وابسته نیستند. پژوهشگران دریافتند که خاطرات میتوانند پس از از دست رفتن گسترده سیناپسها در جریان خواب زمستانی نیز پابرجا بمانند.
هویت ما تا حد زیادی از طریق خاطراتمان شکل میگیرد. خاطرات به ما احساس هویت میدهند، مهارتها را در وجودمان تثبیت میکنند و به ما امکان میدهند محیط اطراف و جهان را بشناسیم. با وجود اهمیت حیاتی حافظه بلندمدت، دانشمندان هنوز تصویر کاملی از فرایندهای زیستی دخیل در ایجاد و حفظ آن ندارند.
برای نمونه، دانشمندان میدانند که پدیدهای به نام تقویت بلندمدت یا LTP میتواند ارتباط میان سلولهای عصبی را محکمتر کند. این فرایند زمانی رخ میدهد که آکسونها و دندریتها بارها به شکل هماهنگ فعال شوند. حاصل این تغییرات، ردپاهای فیزیکی حافظه موسوم به انگِرام است که از عناصر بنیادی حافظه بلندمدت به شمار میروند.
وقتی این ارتباطات سلولی بارها فعال شوند، قدرت بیشتری پیدا میکنند. در این میان، خارهای دندریتی که روی دندریتها قرار دارند، نقش مهمی در انتقال پیامهای عصبی میان سلولهای مغزی ایفا میکنند. در مقابل، کاهش فعالیت میتواند به ضعیف شدن این ارتباطات منجر شود؛ همان مفهومی که در اصل میگوید هر چیزی که مورد استفاده قرار نگیرد، بهتدریج از بین میرود.
بر همین اساس، میتوان تصور کرد که همین ارتباطات عصبی قدرتمند باید عامل اصلی حفظ خاطرات بلندمدت باشند. با این حال، پژوهشهای قبلی نشان دادهاند که تعداد سلولها و انگِرامها در بخشهای مشخصی از مغز ممکن است در طول زمان تغییر کند، بدون آنکه توانایی فرد برای یادآوری خاطرات از بین برود. بنابراین این پرسش مطرح میشود که اگر ساختارهای مغزی مرتبط با یک خاطره تغییر کنند یا از میان بروند، خود خاطره چگونه همچنان حفظ میشود؟
خواب زمستانی سرنخی برای ماندگاری خاطرات فراهم کرد
برای یافتن پاسخ، گروهی از پژوهشگران به رهبری دانشمندان مؤسسه علوم و فناوری اوکیناوا سراغ روشی غیرمعمول برای بررسی حافظه رفتند: خواب زمستانی.
در زمان خواب زمستانی پستانداران، از جمله موشها، فعالیت نورونها به میزان چشمگیری کاهش مییابد و بخشی از خارهای دندریتی نیز ممکن است کاملاً ناپدید شوند. پژوهشگران میخواستند بدانند اگر موشها پیش از ورود به این وضعیت مهارتهایی را یاد بگیرند، آیا پس از بیدار شدن همچنان آن آموختهها را به خاطر خواهند داشت یا خیر.
پژوهشگران در سال ۲۰۲۰ روشی برای ایجاد خواب زمستانی مصنوعی در موشها پیدا کرده بودند. گروه مؤسسه علوم و فناوری اوکیناوا نیز از همان روش استفاده کرد. آنها ابتدا خاطرات مشخصی را در موشها ایجاد کردند؛ برای مثال، حیوانات یاد گرفتند در یک هزارتو محل قرار گرفتن گلولههای قندی را پیدا کنند. سپس موشها را برای دو روز وارد حالت خواب زمستانی مصنوعی کردند.
تیم پژوهشی به سرپرستی یو-جو لین و کازوماسا تاناکا، مغز موشها را پیش از خواب، در طول آن و پس از بیداری تصویربرداری کرد. نتایج نشان داد فعالیت مغز حدود ۷۰ درصد کاهش پیدا کرده بود. همچنین اندازه خارهای دندریتی تعیین نمیکرد که کدام سیناپسها حذف شوند. با وجود این تغییرات گسترده، موشها پس از بیداری توانستند خاطراتی را که پیشتر آموخته بودند، بهدرستی به یاد بیاورند.
یو-جو لین، نویسنده اصلی پژوهش از مؤسسه علوم و فناوری اوکیناوا، گفت:
شگفتانگیز بود. اگر تمام سیناپسهای مرتبط با انگِرام برای حفظ خاطره ضروری بودند، انتظار میرفت حافظه موشها پس از چنین تغییر گستردهای بهشدت آسیب ببیند.
پژوهشگران برای بررسی دقیقتر این موضوع، گروه دیگری از موشهای آموزشدیده را تحت بیهوشی قرار دادند و مادهای را به آنها دادند که مانع تقویت سیناپسها میشد. نتیجه این بار متفاوت بود؛ موشها پس از بیدار شدن خاطراتی را که پیشتر یاد گرفته بودند، از دست داده بودند.
در مرحله بعد، محققان با استفاده از روشی موسوم به میکروسکوپی نوری و الکترونی همبسته یا CLEM، ساختارهای مغزی را با جزئیات بیشتری بررسی کردند. این روش به پژوهشگران اجازه میدهد پروتئینهای مهم را شناسایی کنند و ساختارهای مشخص سیناپسی را با بزرگنمایی بالا مورد مطالعه قرار دهند.
نتایج بررسیها نکته مهمی را آشکار کرد. سیناپسها بدون توجه به بزرگ یا کوچک بودن خارهای دندریتی ممکن بود از بین بروند، اما برخی سیناپسهایی که میان سلولهای انگِرام به شکل خوشهای سازمان یافته بودند، بهطور انتخابی حفظ شدند.
کازوماسا تاناکا، نویسنده ارشد این مطالعه از مؤسسه علوم و فناوری اوکیناوا، گفت:
این یافته نشان میدهد که برای حفظ خاطرات بلندمدت، تنها بعضی خوشههای سیناپسی اهمیت دارند و باقی سیناپسها ممکن است قابل چشمپوشی باشند. نکته جالب این است که اندازه خار دندریتی که پیشتر مشخص شده بود هنگام شکلگیری اولیه خاطره افزایش پیدا میکند، ظاهراً در مرحله حفظ خاطره نقش تعیینکنندهای ندارد.
این پژوهش نشان میدهد خاطرات میتوانند با وجود از دست رفتن تعداد زیادی از سیناپسها همچنان باقی بمانند. به نظر میرسد خوشههای مشخصی از ارتباطات عصبی، یکی از عوامل مهم در پایداری خاطرات بلندمدت هستند.
تاناکا در گفتوگو با لایو ساینس گفت:
گام بعدی این است که این خوشهها را با دقت بیشتری بررسی کنیم و با دستکاری آنها، تغییرات حاصل در حافظه را زیر نظر بگیریم.
اگر خاطرات واقعاً بخش مهمی از چیزی باشند که هویت ما را میسازد، شاید همین خوشههای سیناپسی از مهمترین ساختارهایی باشند که به حفظ این بخش از وجود ما کمک میکنند.
دیدگاهها
هنوز دیدگاهی ثبت نشده. اولین نفر باشید.