آیا می‌توانیم حافظه را مهندسی کنیم؟ تلاشی برای درمان آلزایمر!

پژوهشگران دانشگاه جانز هاپکینز با فعال‌سازی مجدد یک مدار حافظه در مغز موش‌ها، آن‌ها را وادار کردند تا به دنبال پناهگاه بگردند، حتی زمانی که هیچ تهدید یا پناهگاهی وجود نداشت! این یافته‌ها می‌تواند منجر به رویکردهای جدیدی در پژوهش و بازگردانی حافظه‌ی از دست رفته در انسان‌ها، از جمله بیماری آلزایمر، شود. این پژوهش که در تاریخ ۲۷ سپتامبر در مجله Nature Neuroscience منتشر شد، درک ما از ساختار حافظه در مغز پستانداران را ارتقا می‌دهد.

این تیم تحقیقاتی دریافت که با تحریک نورون‌ها در دو ناحیه از مغز موش‌ها، هسته اکومبنس که به عنوان “مرکز لذت” مغز شناخته می‌شود و رفتارهای وابسته به دوپامین را منتقل می‌کند و منطقه خاکستری پشتی (dPAG) که مسئول رفتارهای دفاعی استف می‌توان “حافظه مکانی” را فعال کرد و موش‌ها را وادار به جستجوی پناهگاه کرد.

به گفته دکتر هیونگبای کوون، استاد علوم اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز:

هنگامی که ما به‌طور مصنوعی این مدارهای حافظه را در مغز فعال می‌کنیم، موش همان کاری را انجام می‌دهد که به‌طور طبیعی انجام می‌داد، حتی بدون حضور محرک‌های ترس که باعث جستجوی پناهگاه می‌شود.

نقشه‌برداری از عملکردهای مغزی مرتبط با حافظه مکانی

این دانشمندان قصد داشتند نواحی مغز مسئول پیمایش در محیط را شناسایی کنند. این عملکرد شناختی در پستانداران، از جمله انسان‌ها، اهمیت زیادی دارد. این آزمایش‌ها که بررسی می‌کنند آیا چنین عملکردهای شناختی مغز می‌توانند به‌طور تصادفی بازپخش شوند، ممکن است به ما کمک کند تا درک بهتری از نحوه رفتار و درک سایر پستانداران نسبت به محیطشان داشته باشیم.

در آزمایش‌های جدید، محققان ابتدا به موش‌ها اجازه دادند تا محیطی را در یک جعبه با یک پناهگاه در گوشه آن کشف کنند. این تیم تحقیقاتی از علائم بصری مختلفی مانند مثلث‌ها، دایره‌ها و نوارهایی با رنگ‌های مختلف استفاده کردند تا به موش‌ها کمک کنند پناهگاه را بر اساس نشانه‌های نزدیک پیدا کنند. موش‌ها در مدت هفت دقیقه با این محیط سازگار شدند و وارد پناهگاه شده یا از آن خارج شدند.

سپس، محققان یک سیگنال دیداری یا شنیداری اضافه کردند تا موش‌ها به دنبال پناهگاه بگردند و در این فرآیند موش‌ها یک حافظه مکانی نسبت به موقعیت خود و نشانه‌های بصری شکل دادند.

برای علامت‌گذاری انتخابی نورون‌های مرتبط با حافظه پناهگاه، پژوهشگران از سیستمی به نام Cal-light استفاده کردند که در سال ۲۰۱۷ توسط کوون توسعه یافته بود. پس از اینکه دانشمندان این نورون‌ها را در هسته اکومبنس شناسایی کردند، بیان ژن‌های مرتبط با این نورون‌ها را فعال کرده و حافظه جستجوی پناهگاه را در موش‌ها دوباره فعال کردند، در همین حین آن‌ها نورون‌های موجود در منطقه خاکستری پشتی را نیز فعال کردند.

در نتیجه، موش‌ها به سمتی از جعبه که قبلاً پناهگاه در آنجا بود، حرکت کردند، در حالی که نه تهدید اصلی و نه پناهگاه واقعی دیگر وجود نداشت.

برای رسیدن به این مرحله، محققان ابتدا نورون‌ها در هسته اکومبنس را به‌صورت انتخابی فعال کردند و سپس به‌طور جداگانه نورون‌های موجود در منطقه خاکستری پشتی را فعال کردند تا ببینند آیا فعال‌سازی نورون‌ها تنها در یک بخش از مغز باعث بروز این رفتار می‌شود یا خیر.

درک عمیق‌تر حافظه و کاربردهای آینده

کوون گفت:

شگفت‌انگیز است که ما دریافتیم موش‌ها وقتی تنها نورون‌های هسته اکومبنس را فعال کردیم، به دنبال پناهگاه نمی‌گشتند. اما با فعال‌سازی نورون‌های منطقه خاکستری پشتی واکنش‌های تصادفی از خود نشان می‌دادند، اما به‌طور خاص به سمت پناهگاه حرکت نمی‌کردند.

سیستم Cal-light به ما امکان داد تا یک عملکرد خاص در مغز را به‌صورت انتخابی علامت‌گذاری کنیم و حافظه را در سطح سلولی نقشه‌برداری کنیم.

در نهایت، کوون بیان کرد که این تحقیقات می‌تواند پایه‌ای برای فعال‌سازی مجدد یا مهندسی مدارهای حافظه در افراد مبتلا به آلزایمر باشد.

او گفت:

اگر ساختار کلی حافظه را بفهمیم، ممکن است بتوانیم استراتژی‌های مؤثرتری برای جلوگیری یا کند کردن بیماری‌های تحلیل برنده عصبی توسعه دهیم.

محققان امیدوارند که با استفاده از روش علامت‌گذاری انتخابی و فعال‌سازی نورون‌های مختلف در نواحی مختلف مغز که به رفتارهای خاصی منجر می‌شوند، ساختار حافظه در سراسر مغز را بهتر درک کنند.

او ادامه داد:

درک اینکه مدارهای مغزی چگونه با هم کار می‌کنند به ما کمک خواهد کرد که فعالیت‌های مغز را بهتر درک کنیم.

منبع: Scitechdaily