کشف “دکمه ریست حافظه” در مغز انسان!

اگرچه زندگی در جریانی پیوسته پیش می‌رود، اما خاطرات ما آن را به این شکل ثبت نمی‌کنند. ما گذشته را به صورت یک خط زمانی بی‌وقفه به یاد نمی‌آوریم، بلکه آن را به صورت دنباله‌ای از لحظات مجزا و معنادار به خاطر می‌آوریم؛ دقیقاً مانند این که جملات با دستور زبان و نقطه‌گذاری از هم جدا می‌شوند. این ساختار ذهنی به تجربیات ما وضوح می‌بخشد و به ما کمک می‌کند تا بفهمیم چه اتفاقی افتاده و چه زمانی رخ داده است.

ممکن است فکر کنید مغز باید فضای زیادی را به این وظیفه بسیار دشوار اختصاص دهد، درست است؟! اشتباه است! معلوم شده است که یک ناحیه کوچک اما قدرتمند، عملکردی فراتر از حد انتظار دارد.

در مطالعه‌ای که در مجله Neuron منتشر شد، روانشناسان دانشگاه UCLA و کلمبیا با استفاده از تصویربرداری مغزی و اندازه‌گیری مردمک چشم، نشان دادند که گروه کوچکی از نورون‌ها در ساقه مغز به نام لوکوس سرولئوس (locus coeruleus)، هنگامی که تغییرات معناداری رخ می‌دهد، مانند یک «دکمه ریست حافظه» عمل می‌کند.

دیوید کلوت، استاد روانشناسی دانشگاه UCLA و نویسنده اصلی مقاله، گفت:

سوال اصلی ما این بود که چگونه مغز در هنگام وقوع یک تجربه، می‌فهمد که یک حافظه معنادار به پایان رسیده و حافظه بعدی باید آغاز شود؟ تحقیقات نشان داده‌اند که ماندن در یک موقعیت ثابت، مانند یک اتاق، تجربیات متوالی را در حافظه به هم پیوند می‌دهد. در مقابل، تجربه یک تغییر در موقعیت یا مرز رویداد، خاطرات را از هم جدا می‌کند تا رویدادهای مجزایی را نشان دهد. به این ترتیب، موقعیت (context) مانند دستور زبان حافظه انسان عمل می‌کند. آنچه ما کشف کردیم این است که لوکوس سرولئوس در مرزهای رویداد، زمانی که خاطرات از هم جدا می‌شوند، بیشترین فعالیت را دارد. بنابراین، این ناحیه کوچک در هسته سیستم برانگیختگی مغز ممکن است برای نقطه‌گذاری افکار و خاطرات ما عمل کند.

نشانه‌های شنیداری، موقعیت و حافظه را شکل می‌دهند!

کلوت، به همراه همکارانش رینگو هوانگ از UCLA و لیلا داواچی از کلمبیا، آزمایشی را با 32 شرکت‌کننده انجام دادند که در حین اسکن MRI به تصاویر اشیاء خنثی نگاه می‌کردند. برای شبیه‌سازی تغییرات در موقعیت، محققان زنگ‌های ساده‌ای را در گوش چپ یا راست پخش کردند. وقتی هشت زنگ یکسان به طور مکرر در یک گوش پخش می‌شد، حس یک رویداد پیوسته ایجاد می‌شد. تغییر در زیر و بمی صدا و محل گوش، یک تغییر را نشان می‌داد و تصور مرز رویداد را ایجاد می‌کرد. این الگوی متناوب ادامه یافت و چهار رویداد شنیداری مجزا را ایجاد کرد.

در مرحله بعد، تیم ارزیابی کرد که این تغییرات موقعیتی چگونه بر حافظه تأثیر می‌گذارند. آن‌ها فرض کردند که توانایی به خاطر آوردن ترتیب صحیح رویدادها نشان‌دهنده این است که آیا تجربیات به صورت یک قسمت واحد ذخیره شده‌اند یا به خاطرات مجزا تقسیم شده‌اند. وقتی رویدادها با هم رمزگذاری می‌شوند، به خاطر آوردن توالی آن‌ها باید آسان‌تر باشد؛ وقتی جدا از هم ذخیره می‌شوند، این کار دشوارتر می‌شود.

همانطور که انتظار می‌رفت، افزایش فعالیت در لوکوس سرولئوس در مرزهای رویداد با یادآوری ضعیف‌تر ترتیب جفت‌های آیتم‌هایی که از آن مرزها عبور می‌کردند، مرتبط بود. این یافته نشان می‌دهد که خاطرات به صورت جداگانه ذخیره شده‌اند. برای تأیید این موضوع، محققان خوانش‌های fMRI از فعالیت لوکوس سرولئوس را با اندازه‌گیری‌های گشادی مردمک که همزمان گرفته شده بود، مقایسه کردند، زیرا اندازه مردمک در طول رویدادهای جدید و فعال شدن لوکوس سرولئوس افزایش می‌یابد. سازگاری بین این داده‌ها تأیید کرد که سیگنال‌های fMRI به طور دقیق فعالیت در این ناحیه کوچک مغز را ثبت می‌کنند. تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI)، فعالیت مغز را با اندازه‌گیری تغییرات در جریان خون، در حالی که شرکت‌کنندگان درون اسکنر هستند، پایش می‌کند.

نحوه پاسخ هیپوکامپ به سیگنال‌های مرزی

تأثیر این سیگنال «ریست» عصبی بسیار فراتر از تقسیم‌بندی اولیه حافظه بود. سطوح بالاتر فعالیت لوکوس سرولئوس در مرزهای رویداد با تغییرات برجسته‌تر در فعال‌سازی هیپوکامپ مرتبط بود؛ ناحیه‌ای از مغز که برای رمزگذاری خاطرات جدید و پیگیری اطلاعات موقعیتی مانند مکان و زمان حیاتی است.

داواچی گفت:

بخشی از وظیفه هیپوکامپ، ترسیم ساختار تجربیات ما است، بنابراین آن یک شاخص برای آغاز، میانه و پایان رویدادها دارد. ما دریافتیم که لوکوس سرولئوس ممکن است سیگنال حیاتی ‘شروع’ را به هیپوکامپ ارائه دهد، مانند اینکه می‌گوید: ‘هی، ما الان در یک رویداد جدید هستیم.’ کارهای قبلی نشان داده بودند که فوران‌های فعالیت لوکوس سرولئوس به پیکربندی مجدد شبکه‌های مغزی کمک می‌کنند تا توجه را به تجربیات جدید و مهم معطوف کنند. یافته‌های ما نشان می‌دهند که این سیگنال به‌روزرسانی حتی گسترده‌تر است و به نواحی مرتبط با حافظه که بازنمایی‌های رویدادهای در حال وقوع را حمل می‌کنند نیز می‌رسد.

محققان همچنین بررسی کردند که فوران‌های کوتاه فعالیت لوکوس سرولئوس چگونه تحت تأثیر سطوح پایه فعالیت این ناحیه قرار می‌گیرند. این موضوع مهم است زیرا نورون‌های لوکوس سرولئوس در دو حالت متمایز عمل می‌کنند: حالت فورانی که رویدادهای مهم را نشانه‌گذاری می‌کند و خاطرات جدید را شکل می‌دهد، و حالت پایه که هوشیاری و استرس عمومی را تنظیم می‌کند.

کلوت گفت:

لوکوس سرولئوس مانند سیستم هشدار داخلی مغز است. اما تحت استرس مزمن، این سیستم بیش از حد فعال می‌شود. نتیجه آن مانند زندگی با یک دزدگیر آتش است که هرگز از زنگ زدن باز نمی‌ایستد و تشخیص زمان وقوع یک آتش‌سوزی واقعی را دشوار می‌کند.

اگرچه تعامل پویا بین این الگوهای شلیک نورونی در زمینه تصمیم‌گیری، ادراک و یادگیری مورد مطالعه قرار گرفته است، اما ارتباط آن با نحوه درک و به خاطر آوردن رویدادها تا کنون نامشخص بوده است. بنابراین، نویسندگان تصمیم گرفتند بررسی کنند که آیا فوران‌های فعالیت لوکوس سرولئوس در مرزهای رویداد، یعنی سیگنال‌های عصبی که خاطرات را تقسیم‌بندی می‌کنند، ممکن است تحت شرایط استرس مزمن تضعیف یا از بین بروند. این سوال یک چالش بود، زیرا fMRI به تنهایی نمی‌تواند سطوح مطلق استرس یا فعال‌سازی لوکوس سرولئوس را اندازه‌گیری کند. برای حل این مشکل، آن‌ها از یک روش تصویربرداری استفاده کردند که به طور غیرمستقیم نوروملانین را اندازه‌گیری می‌کند، یک ماده شیمیایی عصبی رنگدانه‌ای که با فعال‌سازی مکرر در طول زمان در لوکوس سرولئوس انباشته می‌شود.

استرس، سیگنال‌های تشخیص رویداد مغز را تضعیف می‌کند!

همانطور که پیش‌بینی می‌شد، شرکت‌کنندگانی که سیگنال مرتبط با نوروملانین بالاتری داشتند (که گمان می‌رود نشان‌دهنده استرس مزمن باشد)، پاسخ‌های گشادی مردمک ضعیف‌تری به مرزهای رویداد نشان دادند. نوسانات قوی‌تر با فرکانس پایین در فعال‌سازی لوکوس سرولئوس، که به عنوان شاخصی برای سطوح فعالیت پایه در نظر گرفته می‌شود، همچنین پیش‌بینی‌کننده فوران‌های ضعیف‌تر در فعال‌سازی لوکوس سرولئوس و پاسخ‌های مردمک به مرزها در طول انجام کار بود. در مجموع، این یافته‌ها نشان می‌دهند که برانگیختگی مزمن ممکن است حساسیت فرد را به تغییرات کاهش دهد و سرنخ‌هایی که قسمت‌های جدید را در حافظه تثبیت و سازماندهی می‌کنند، مختل سازد.

شناسایی لوکوس سرولئوس به عنوان دروازه یا هادی تشکیل حافظه ممکن است به راه‌های بهتری برای درمان PTSD و سایر اختلالات مرتبط با حافظه، مانند بیماری آلزایمر، که در آن لوکوس سرولئوس به طور غیرمعمولی بیش از حد فعال است، منجر شود. راه‌های بالقوه‌ای برای آرام کردن یک لوکوس سرولئوس بیش از حد فعال وجود دارد، چه از طریق دارو، چه از طریق تنفس آهسته یا حتی توپ‌های فشاری (استرس‌بال) که با دست فشرده می‌شوند. اما راه‌حل‌های بلندمدت خوب نیاز به تحقیقات بیشتری دارند و کشف و عرضه آن‌ها به بازار زمان‌بر خواهد بود. درک رویدادها به روش «صحیح» به طور مستقیم با حافظه بهتر مرتبط است، که نشان می‌دهد بهبود عملکرد لوکوس سرولئوس یک هدف مؤثر برای محافظت یا بازیابی عملکرد حافظه است.

کلوت گفت که ابزارهای پیچیده لازم برای نگاه به درون مغز به نوعی از بودجه نیاز دارند که فقط دولت فدرال می‌تواند آن را فراهم کند. به عنوان مثال، کلوت گفت که چندین کمک مالی NIH که بودجه این تحقیق را تأمین کردند، هزینه اسکن و امکاناتی را که برای انجام آزمایش‌ها استفاده کردند، پرداخت کردند.

او افزوذ:

انجام علوم پایه و تحقیقات بالینی برای گشودن درهای جدیدی برای درمان اختلالات ناتوان‌کننده حیاتی است. اقدامات قانونی اخیر این آینده را تهدید می‌کند، نه تنها برای تحقیقات علمی، بلکه برای پیشرفت‌هایی که می‌توانند زندگی بیماران و خانواده‌های آن‌ها را بهبود بخشند. شاید کنایه‌آمیز باشد که در زمانی که قانون‌گذاری وعده ‘تغییرات بزرگ و زیبا’ را می‌دهد، معلوم می‌شود یکی از کوچک‌ترین بازیگران مغز ممکن است بزرگ‌ترین تأثیر را بر نحوه درک و به یاد آوردن زندگی‌مان داشته باشد.

منبع: Scitechdaily