“ستاره‌های مغزی”، خاطرات ما را در یک کمد بایگانی میکروسکوپی ذخیره می‌کنند!

تحقیقات جدید درباره چگونگی نگهداری خاطرات توسط خوشه‌های “ستاره‌های مغزی”، دانش ما را درباره حافظه تغییر داده است. پژوهشگران کالج پزشکی بیلور در حال بررسی سلول‌های ستاره‌شکلی در مغز، به نام آستروسیت‌ها هستند که مانند جعبه‌های ذخیره‌سازی میکروسکوپی خاطرات ما را درون خود نگه می‌دارند. این سیستم بایگانی ویژه توسط مجموعه‌ای خاص از نورون‌ها، با نام انگرام، مدیریت می‌شود و این نورون‌ها خاطرات ذخیره‌شده را بر اساس نیاز، تنظیم و بازیابی می‌کنند.

پیش از این، دانشمندان بر این باور بودند که شبکه‌های نورونی به تنهایی وظایف مربوط به یادگیری و حافظه را بر عهده داشته‌اند.

دکتر بنیامین دنین، استاد دانشگاه بیلور و پژوهشگر اصلی در مؤسسه تحقیقات عصبی جان و دن دانکن، می‌گوید:

ایده غالب این است که شکل‌گیری و یادآوری خاطرات تنها به وسیله انگرام‌های عصبی انجام می‌شود که توسط تجربه‌های خاص فعال شده و خاطره‌ای را نگه‌داری و بازیابی می‌کنند. آزمایشگاه ما سابقه طولانی در مطالعه آستروسیت‌ها و تعامل آن‌ها با نورون‌ها دارد. ما دریافتیم که این سلول‌ها از نظر فیزیکی و عملکردی ارتباط نزدیکی با یکدیگر دارند، و این امر برای عملکرد مناسب مغز ضروری است. با این حال، نقش آستروسیت‌ها در ذخیره و بازیابی خاطرات تاکنون بررسی نشده بود.

با توجه به پیچیدگی فوق‌العاده مغز، این اندام، ناشناخته‌ترین اندام در بدن انسان است. در سال ۲۰۱۶، محققان دانشگاه استنفورد به چالش‌های بزرگ پیش روی دانشمندان علوم اعصاب اشاره کردند و اکنون هشت سال بعد، اگرچه در درک مکانیسم‌ها، مسیرها و تأثیرات ژنتیکی بر شرایط و بیماری‌های عصبی پیشرفت‌هایی حاصل شده، اما بخش بزرگی از آن همچنان در هاله‌ای از ابهام باقی مانده است!

در این تحقیق، تیم پژوهشی بیلور از مدل موش برای بررسی نقش آستروسیت‌ها در حافظه استفاده کردند. در این آزمایش، موش‌ها به گونه‌ای آموزش داده شدند که دچار ترس شوند و سپس در شرایطی قرار گرفتند که باعث ترس و خشک‌زدگی آن‌ها شد. وقتی موش‌ها در همان محیط قرار گرفتند، دوباره با ترس واکنش نشان دادند، اما وقتی در محیط کاملاً متفاوتی بودند، واکنش ترسی مشابهی نشان ندادند.

پژوهشگران دریافتند که این شرطی‌سازی ترس که یک فرآیند یادگیری است، یک زیرمجموعه از آستروسیت‌ها را فعال می‌کند که ژن c-Fos را بیان می‌کنند. این ژن نقش کلیدی در شبکه عصبی این ناحیه از مغز دارد.

مایکل آر ویلیامسون، محقق پسا‌دکتری در آزمایشگاه دِنین و نویسنده همکار مقاله، می‌گوید:

آستروسیت‌هایی که c-Fos را بیان می‌کنند، از نظر فیزیکی به نورون‌های انگرام نزدیک هستند. علاوه بر این، ما دریافتیم که نورون‌های انگرام و گروه آستروسیت‌های نزدیک به آن‌ها از نظر عملکردی نیز به هم متصل هستند. فعال‌سازی گروه آستروسیت‌ها به‌طور خاص، فعالیت سیناپسی یا ارتباطی را در نورون‌های انگرام مربوطه تحریک می‌کند. این ارتباط میان آستروسیت‌ها و نورون‌ها دو طرفه است؛ آستروسیت‌ها و نورون‌ها به یکدیگر وابسته‌اند.

در واقع، تنها زمانی که موش‌ها در محیطی بودند که با ترس آن‌ها مرتبط بود، آستروسیت‌هایی که c-Fos را بیان می‌کردند، فعال می‌شدند و موش‌ها نیز واکنش خشک‌زدگی از خود نشان می‌دادند.

ووک‌بونگ کوان، محقق پسا‌دکتری و نویسنده همکار دیگر مقاله، گفت:

اما هنگامی که گروه آستروسیت‌ها در این موش‌ها در محیط غیرترسناک فعال شد، حیوانات خشکشان زد و نشان دادند که فعال‌سازی آستروسیت‌ها باعث یادآوری خاطره می‌شود.

پژوهشگران پیش‌تر دریافته بودند که ژن فاکتور هسته‌ای I-A (NFIA) در تنظیم شبکه‌های حافظه آستروسیتی مهم است، اما اینکه آیا این ژن نقشی در ذخیره و بازیابی خاطرات از طریق این “ستاره‌های مغزی” دارد، مشخص نبود. بنابراین، در پی نتایج مطالعه روی موش‌ها، تیم پژوهشی به این موضوع بازگشت.

آن‌ها متوجه شدند که آستروسیت‌های فعال‌شده دارای سطوح بالاتری از پروتئین NFIA هستند و زمانی که این پروتئین سرکوب شد، نورون‌ها قادر به بازیابی خاطرات ذخیره‌شده نبودند. تأثیر حذف این پروتئین تنها خاطره مربوط به رویدادی را که موش‌ها قبلاً تجربه کرده بودند، مسدود کرد.

کوان توضیح داد:

زمانی که ژن NFIA را در آستروسیت‌هایی که در طی یک رویداد یادگیری فعال بودند، حذف کردیم، حیوانات قادر به یادآوری خاطره خاص مربوط به آن رویداد یادگیری نبودند، اما خاطرات دیگر را به یاد می‌آوردند.

به‌طور طبیعی، پیامدهای این کشف، مسیرهای تحقیقاتی جالبی را برای شرایطی که در آن بازیابی حافظه دچار مشکل است، مانند بیماری آلزایمر یا زمانی که خاطرات خاصی مضر هستند، مانند اختلال استرس پس از سانحه (PTSD)، فراهم می‌کند.

دنین افزود:

این یافته‌ها به ماهیت نقش آستروسیت‌ها در حافظه اشاره دارند. گروه‌های آستروسیت‌های مرتبط با یادگیری، به آن رویداد یادگیری خاص اختصاص دارند. گروه آستروسیت‌هایی که بازیابی تجربه ترسناک را تنظیم می‌کنند با گروه‌های مربوط به یادآوری یک تجربه یادگیری متفاوت و همچنین مجموعه نورون‌ها، متفاوت هستند.

در حالی‌که درک مغز همچنان فرآیندی در حال پیشرفت است، می‌توان تصور کرد که درمان‌های آینده برای هدف قرار دادن خاطرات، پیچیده‌تر از روش‌هایی خواهد بود که توسط شرکت Lacuna Incorporated در فیلم Eternal Sunshine of the Spotless Mind (تابش ابدی یک ذهن پاک) در سال ۲۰۰۴ به‌کار رفته بود…

این مطالعه به‌تازگی در مجله Nature منتشر شده است.

منبع: Newatlas