تعد القدرة على تذكر الذكريات وتخزينها لبضعة أيام أو مدى الحياة وظيفة مهمة
فهم كيفية تخزين الدماغ للمعلومات وينظم أي الذكريات ستبقى لفترة طويلة وأي منها ستختفي ، سيساعد في تطوير طرق لتقوية الذاكرة لدى أولئك المعرضين لخطر الإصابة بالاضطرابات المرتبطة بالعمر ، واستعادة وظائف الدماغ الطبيعية بعد الإصابة.
كيف تعمل الذاكرة؟
يتم إنشاء أنواع مختلفة من الذاكرة وتخزينهابشكل مختلف وفي مناطق مختلفة من الدماغ. لا يزال علماء الأعصاب لا يفهمون تمامًا تعقيدات جميع العمليات ، ويستمرون في صقل التفاصيل واكتشاف وظائف الدماغ الجديدة. ومع ذلك ، فمن المعروف أن ذكريات السيرة الذاتية - ذكريات الأحداث التي تم تجربتها شخصيًا - تبدأ بالتشكل في جزء من الدماغ يسمى الحُصين في الساعات والأيام التي تلي الحدث.
الخلايا العصبية هي خلايا الجهاز العصبي التي تتواصل مع بعضها البعض.آخر من خلال المشابك. هذه هي المناطق التي تتصل فيها خليتان وتتبادلان "المعلومات" من خلال فجوة صغيرة باستخدام الرسائل الكيميائية (الناقلات العصبية). يمكن توصيل كل خلية عصبية عبر نقاط الاشتباك العصبي بآلاف الآخرين.
تفاعل الخلايا العصبية تحت المجهر. فيديو: جامعة كاليفورنيا في بيركلي
إحدى الخصائص الرئيسية للخلايا العصبية هي التشابك العصبيبلاستيك. هذا هو الاسم الذي يطلق على قدرة المشابك العصبية على التقوية أو الضعف بمرور الوقت استجابةً لزيادة أو نقصان نشاط التفاعل. يُعتقد أن التغييرات طويلة المدى في كفاءة المشابك ، اعتمادًا على تكرار "الاستخدام" ، مهمة للتعلم وتكوين الذاكرة وتطور الخلايا العصبية.
تنتج الخلايا العصبية باستمرار بروتينات جديدة لـإعادة تشكيل أجزاء من المشبك ، مثل المستقبلات لبعض النواقل العصبية. هذا يسمح للخلايا العصبية بتقوية روابطها مع بعضها البعض بشكل انتقائي. نتيجة لذلك ، يتم تكوين شبكة تقوم بترميز الذاكرة. كلما تم تنشيط الذاكرة في كثير من الأحيان ، أصبحت شبكتها العصبية أقوى. تتجاوز هذه الهياكل الحُصين وتشكل ذاكرة طويلة المدى في أجزاء مختلفة من الدماغ.
هل تستطيع رؤية الذكريات؟
في نهاية القرن التاسع عشر ، ابتكر العلماء الأولالمجاهر قوية بما يكفي لتحديد الخلايا العصبية الفردية. بحلول منتصف القرن التالي ، أظهرت المجاهر الإلكترونية هياكل متشابكة لا يتجاوز عرضها بضع عشرات من النانومتر ، وبعد ذلك ، باستخدام مجاهر ثنائية الفوتون ، لاحظ الباحثون كيف تتشكل الاتصالات المشبكية في الوقت الفعلي أثناء عملية التعلم.
أحد النماذج التي يستخدمها علماء الأعصابللعمل مع الذاكرة فهو انجرام. هذا هو الاسم الذي يطلق على الأثر المادي (الشبكة العصبية) لذاكرة معينة في الدماغ. خلايا إنجرام هي مجموعات من الخلايا العصبية التي يؤدي إعادة تنشيطها إلى استرجاع الذاكرة الفردية.
أبحاث عديدة في مجال علم الوراثةجعل من الممكن تصور مثل هذه engrams. على سبيل المثال ، استخدم العلماء الفيروسات لحقن بروتين فلوري أخضر موجود في قنديل البحر في أدمغة الفئران ، مما يتسبب في توهج الخلايا العصبية أثناء التعلم. ومن خلال إدخال بروتين الطحالب الحساسة للضوء ، كانالرودوبسين (ChR2) ، من الممكن تنشيط بعض الخلايا العصبية بشكل مصطنع ، أو "إيقاف تشغيل" أو "بدء" بعض engrams.
على سبيل المثال، حدد الباحثون من معهد ماساتشوستس للتكنولوجياإنجرام تم تكوينه في دماغ الفئران أثناء عملية تعلم الخوف. أدى التنشيط الاصطناعي المتكرر لهذه الشبكة من الخلايا العصبية باستخدام الضوء الأزرق إلى "تجميد" الحيوانات، وهو رد فعل مميز للخطر.
هناك طريقة أخرى لتصور الذكرياتالتصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI). تعتمد هذه التقنية على ربط نشاط الخلايا العصبية بالتغيرات في تدفق الدم في الدماغ. ومن خلال ملاحظة كيفية تغير ديناميكا الدم (حركة الدم)، يحدد الباحثون مناطق الدماغ التي تنشط في وقت أو آخر.
مع هذه التكنولوجيا، على سبيل المثال،قام باحثون من جامعة أوريغون بتدريب الذكاء الاصطناعي على التعرف على صور الوجه التي تظهر في الذاكرة البشرية وإعادة بنائها. خلال عملية التدريب، عُرضت على المشاركين صورًا لوجوه أشخاص مختلفين، وقام الكمبيوتر بمعالجة بيانات الرنين المغناطيسي الوظيفي وتوليد أنماط نشاط الدماغ المميزة لكل صورة.
بعد ذلك ، عندما تم عرض ملف جديد على المشاركينصورة غير معروفة لمنظمة العفو الدولية ، استنادًا إلى نشاط الدماغ ، حاول الكمبيوتر إعادة بناء الوجه في الصورة. على الرغم من أنها كانت بعيدة كل البعد عن التشابه الكامل مع الصورة النهائية ، إلا أن الشبكة العصبية الاصطناعية حددت بدقة وأعادت إنشاء بعض الميزات ، وعكست أيضًا الإدراك الذاتي لميزات معينة من قبل شخص ما ، على سبيل المثال ، لون البشرة.
مخطط التجربة: التدريب (أعلى) وإعادة بناء صورة غير معروفة (أسفل). رسم توضيحي: هونغمي لي ، بريس أ.كول ، مجلة علم الأعصاب
هل يمكن التلاعب بالذكريات؟
إحدى طرق تشكيل "خطأتم عرض الذكريات "في الفئران منذ ما يقرب من عقد من قبل الباحثين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. يعتمد النهج الذي اقترحه العلماء على تحديد engrams المرتبطة بأحداث معينة وتفعيلها باستخدام علم البصريات الوراثي (التحكم في الخلايا العصبية بمساعدة الضوء).
مخطط التجربة لخلق كاذبةذكريات. قرأ العلماء النمط المقابل للبيئة أ. نقلوا الحيوانات إلى البيئة ب ، وشغلوا التيار ، وبالتوازي بمساعدة الضوء ، قاموا بتنشيط الخلايا العصبية في إنغرام المقابلة للبيئة أ. عندما تم وضعهم مرة أخرى في السياق أ. ، أظهروا ذاكرة خائفة من الخوف لـ A (يُشار إلى التجميد بخطوط متموجة) ، حيث لم يتم صعقهم بالكهرباء أبدًا. في الوقت نفسه ، لم تكن هناك تغييرات في السلوك في البيئة المحايدة C. الصورة: ستيف راميريز وآخرون ، الحدود في علم الأعصاب السلوكي
قام العلماء بتعديل الفئران وراثيا إلىمن أجل إدخال الجين المشفر للبروتين canalrhodopsin (ChR2) في الخلايا العصبية. وهو بروتين حساس للضوء يعمل كمستقبل ضوئي في الطحالب الخضراء أحادية الخلية. تم تعديل الجين لتحفيز التعبير عن البروتين الفلوري عندما يتم تنشيط الخلايا العصبية. سمح هذا التعديل للعلماء بتتبع الخلايا العصبية النشطة (الفلورية) أثناء عملية التعلم ، وكذلك إعادة تنشيطها باستخدام الضوء.
خلال التجربة، وضع العلماءدخلت فئران المختبر إلى "الغرفة" الأولى وقرأت الإنجرام (الشبكة العصبية) التي تتوافق مع ذكريات هذه البيئة. بعد ذلك، تم نقل الحيوانات إلى البيئة الثانية، وتم تنشيط الخلايا العصبية المرتبطة بـ "الغرفة" الأولى، وأصيبت بالصدمة.
وأظهر التحليل الإضافي ذلك في الحيواناتوتشكلت ذاكرة كاذبة مرتبطة بالخوف من المنطقة الأصلية (الغرفة الأولى). وعلى الرغم من أن الفئران لم تتعرض للصدمة هناك أبدًا، إلا أنها تجمدت من الخوف عند وضعها في هذه البيئة.
السلوك الطبيعي للفأر "المدرب" قبل تنشيط الضوء والخوف بعد تنشيط الإنجرام المرتبط بخوف سابق. فيديو: ليو، إكس وآخرون، الطبيعة
على الرغم من أن هذا العمل فقطتجربة بدائية ، والدماغ البشري أكثر تعقيدًا من الفأر ، تُظهر الدراسة مدى سهولة تغيير الذكريات تحت تأثير التأثيرات الخارجية. تؤكد العديد من الدراسات حول تكوين الذكريات الخاطئة لدى الناس في الحياة اليومية هذه اللدونة.
قراءة المزيد:
يُعتقد أن السيف المزيف هو قطعة أثرية عمرها 3000 عام من العصر البرونزي
تم العثور على مقاطع جديدة من كتاب الموتى في مصر
فاجأ بصمة غامضة تحت الأرض العلماء. يبلغ من العمر أكثر من 1000 عام