مطالعه‌ای جدید چگونگی موج زدن خاطرات در مغز را نشان می‌دهد

دانشمندان با استفاده از یک تکنولوژی نوآورانه به نام نوروگرید، دریافتند که خواب باعث تقویت تعامل بین دو ناحیه از مغز که برای تشکیل خاطرات ضروری هستند می‌شود.

بخشی از سرمایه‌ی لازم برای اجرای این پژوهش که در نشریه‌یScience به چاپ رسیده است، توسط BRAIN یا تحقیقات مغزی از طریق تکنولوژی‌های عصبی نوآورانه‌ی پیشرفته ، تامین شده است. BRAIN یکی از پروژه‌های انستیتو ملی سلامت (NIH) است، که به توسعه‌ی راهکارهای جدید برای کاوش در فعالیت‌های مغزی اختصاص یافته است.

دکتر نیک لانگالز، مدیر پروژه در انستیتو اختلالات و حمله‌ی مغزی سازمان ملی سلامت آمریکا، می‌گوید: " با استفاده از تکنولوژی‌های پیشرفته توسط پروژه BRAIN، کشفی بنیادی در رابطه با چگونگی تولید و ذخیره سازی خاطرات جدید در مغز، توسط محققان صورت گرفت."

در گذشته دانشمندان فکر می کردند ناحیه‌ای از مغز به نام هیپوکامپوس، مسئول تبدیل اطلاعات جدید به خاطرات دائمی در خواب است. پژوهش قبلی که تحت هدایت پروفسور گئورگی بوزاکی انجام شده بود، نشان می‌داد که فعالیت‌های شدید از تحریکات نورونی‌، که به ریپل معروفند، در خواب در ناحیه‌ی هیپوکامپوس مغز ایجاد می‌شوند. محققان پیشنهاد کردند که این ریپل‌ها در ذخیره‌ی خاطرات نقش دارند. تحقیقات جدید نیز وجود این ریپل ها در هیپوکامپوس مغز در خواب را تایید کرده، و آن‌ها را در نقاط خاصی از مجموعه‌ی نئوکورتکس نیز ردیابی کردند، منطقه‌ای از سطح مغز که در پردازش اطلاعات پیچیده‌ی حسی مشارکت دارد.

دکتر دایون خداقلی، استادیار دانشگاه کلمبیا در نیویورک می گوید:" هنگامی که اولین بار این ریپل ها را مشاهده کردیم، فکر می‌کردیم اشتباه کرده‌ایم، چرا که پیش از این هرگز چنین چیزی مشاهده نشده بود."

با استفاده از تکنولوژی پیشرفته‌ی نوروگرید که توسط همین محققین اختراع شده بود، در کنار استفاده از الکترودهای ثبت کننده که در اعماق مغز کاشته شده بودند، محققان به بررسی فعالیت قسمت‌های مختلفی از مغز موش‌ها در دوره‌ی NREM ،طولانی‌ترین مرحله ی خواب، پرداختند. نوروگرید متشکل از مجموعه‌ الکترودهای ریزی است که مانند تار و پود پارچه به هم متصل‌اند. این مجموعه در قسمتی از مغز قرار می‌گیرد به طوری که هر الکترود بتواند فعالیت‌های تعدادی از نورون ها را نظارت کند.

دکتر جنیفر گلیناس، استادیار دانشگاه کلمبیا، می‌گوید:" این دستگاه جدید به ما اجازه می دهد که چند ناحیه از مغز را با هم تحت نظر بگیریم."

تیم تحقیقاتی همچنین از آن شگفت زده شده بودند که این ریپل‌ها در هیپوکامپوس و مجموعه‌ی نئوکورتکس به صورت همزمان رخ می دادند، و این رخداد پیشنهاد می‌کند که این دو منطقه در حین خواب ، با یکدیگر تبادل اطلاعات می‌کنند. از آن‌جایی که باور بر این است که مجموعه‌ی نئوکورتکس محل ذخیره‌ی خاطرات است، محققان این فرضیه را مطرح کردند که این تبادلات عصبی می تواند به مغز در حفظ اطلاعات کمک کند.

برای آزمودن این فرضیه، محققان فعالیت‌های مغزی دو گونه موش را در حین NREM خواب بررسی کردند : موش‌های آموزش دیده‌ای که مکان جوایز قرار گرفته در یک مسیر تو در تو را به خاطر داشتند، و موش‌هایی که مسیر رسیدن به جوایز را به صورت تصادفی طی کرده بودند. در گروه دوم، ریپل‌های نئوکورتکس و هیپوکامپوس تفاوت چندانی قبل و بعد از طی مسیر نداشتند. اما در موش‌های آموزش دیده، فعالیت‌های آموزشی باعث افزایش تبادلات بین این دو ناحیه شده بود و یک دوره‌ی آموزشی دیگر، این تبادلات را حتی بیشتر هم کرده بود، که پیشنهاد می‌کند این تبادلات٬ در ساخت و ذخیره سازی خاطرات اهمیت فراوانی دارند.

گروه تحقیقاتی امیدوار است که بتواند از نوروگرید در انسان ها طی عمل جراحی مغزی استفاده کند، تا ببیند آیا چنین ریپل‌هایی در مغز انسان نیز رخ می دهد یا خیر. همچنین گروه در حال برنامه ریزی است که این فعالیت های نورونی را دستکاری و سرکوب یا تقویت اطلاعات خاطره ای را در مغز بررسی کند تا اهمیت این ریپل‌ها برای پروسه‌ی خاطره سازی را تایید کند.

دکتر گلیناس اضافه می کند:" شناسایی الگوهای عصبی مشخص که همراه با فرآیند تشکیل خاطرات رخ می دهند، راهی بهتر برای درک خاطرات به دست می دهد و حتی این امکان را فراهم می‌کند که بتوان اختلالات حافظه‌ای را نیز درمان کرد."

NINDS و NIMH از حامیان اصلی این پروژه بودند.

NINDS اصلی ترین مشوق و سرمایه گذار تحقیقات در زمینه‌ی مغز و سیستم عصبی در آمریکاست. ماموریت NINDS این است که به دنبال اطلاعات بنیادی درباره‌ی مغز و سیستم عصبی باشد و از این اطلاعات برای کاهش اثرات بیماری‌های عصبی استفاده کند.

در رابطه با انستیتو ملی سلامت روانی آمریکا NIMH می‌توان گفت : ماموریت NIMH این است که شناخت و درمان بیماری های ذهنی روانی را از طریق تحقیقات کلینیکی پایه‌ای بهبود ببخشد و راه را برای پیشگیری، بازیابی و بهبود بیماران هموار کند.

برای دریافت جزئیات بیشتر می‌توانید مقاله‌ی زیر را مطالعه کنید:

Khodagholy et al. Learning-enhanced coupling between ripple oscillations in association cortices and hippocampus. Science. October 20, 2017. doi: 10.1126/science.aan6203.

منبع: www.nih.gov