يكتشف الباحثون كيف يفصل الدماغ البشري الذكريات ويخزنها ويستعيدها

تحدد الدراسة خلايا الدماغ التي تشكل حدودًا بين الأحداث المنفصلة

حدد الباحثون نوعين من الخلايا في أدمغتنا تشارك في تنظيم الذكريات المنفصلة بناءً على وقت حدوثها. تعمل هذه النتيجة على تحسين فهمنا لكيفية تكوين الدماغ البشري للذكريات ويمكن أن يكون لها آثار في اضطرابات الذاكرة مثل مرض الزهايمر. تم دعم الدراسة من قبل المعاهد الوطنية لأبحاث الدماغ من خلال مبادرة تطوير التقنيات العصبية المبتكرة (BRAIN) ونشرت في Nature Neuroscience .

قال جيم غنات ، دكتوراه ، مدير البرنامج في المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية ومبادرة NIH BRAIN: "هذا العمل تحويلي في كيفية دراسة الباحثين لطريقة تفكير الدماغ البشري". "إنه يجلب لعلم الأعصاب البشري نهجًا مستخدمًا سابقًا في الرئيسيات والقوارض غير البشرية عن طريق التسجيل مباشرة من الخلايا العصبية التي تولد الأفكار."

بدأت هذه الدراسة ، بقيادة أولي روتيشوزر ، أستاذ جراحة الأعصاب وعلم الأعصاب والعلوم الطبية الحيوية في مركز Cedars-Sinai الطبي في لوس أنجلوس ، بسؤال بسيط مخادع: كيف يتشكل دماغنا وينظم الذكريات؟ نحن نعيش حياتنا اليقظة كتجربة واحدة مستمرة ، ولكن يُعتقد بناءً على دراسات السلوك البشري ، أننا نخزن أحداث الحياة هذه على أنها لحظات فردية ومميزة. ما الذي يميز بداية ونهاية الذكرى؟ يشار إلى هذه النظرية باسم "تجزئة الحدث" ، ونحن نعرف القليل نسبيًا عن كيفية عمل العملية في الدماغ البشري.

لدراسة هذا ، عمل روتيشوزر وزملاؤه مع 20 مريضًا يخضعون لتسجيل داخل الجمجمة لنشاط الدماغ لتوجيه الجراحة لعلاج الصرع المقاوم للأدوية. لقد نظروا في كيفية تأثر نشاط دماغ المرضى عند عرض مقاطع من الأفلام تحتوي على أنواع مختلفة من "الحدود المعرفية" - انتقالات يعتقد أنها تؤدي إلى تغييرات في كيفية تخزين الذاكرة والتي تحدد بداية ونهاية "ملفات" الذاكرة في مخ.

النوع الأول ، الذي يُشار إليه بـ "الحدود الناعمة" ، هو مقطع فيديو يحتوي على مشهد ينتقل بعد ذلك إلى مشهد آخر يتابع نفس القصة. على سبيل المثال ، يتم إلقاء لعبة بيسبول تظهر رمية الملعب ، وعندما يضرب الضارب الكرة ، تقطع الكاميرا إلى لقطة للاعب يلعب. في المقابل ، فإن "الحدود الصلبة" هي قطع لقصة مختلفة تمامًا - تخيل لو أن الكرة المضروبة قد تبعها على الفور قطع في إعلان تجاري.

أوضح جي زينج ، دكتوراه ، زميل ما بعد الدكتوراه في مستشفى الأطفال في بوسطن والمؤلف الأول للدراسة ، الفرق الرئيسي بين الحدين.

قال تشنغ: "هل هذا مشهد جديد في نفس القصة ، أم أننا نشاهد قصة مختلفة تمامًا؟ ما مدى تغير السرد من مقطع إلى آخر يحدد نوع الحدود المعرفية".

سجل الباحثون نشاط دماغ المشاركين أثناء مشاهدتهم مقاطع الفيديو ، ولاحظوا مجموعتين مختلفتين من الخلايا التي تستجيب لأنواع مختلفة من الحدود من خلال زيادة نشاطهم. أصبحت مجموعة واحدة تسمى "الخلايا الحدية" أكثر نشاطًا استجابةً لحدود ناعمة أو صلبة. مجموعة ثانية ، يشار إليها باسم "خلايا الحدث" استجابت فقط للحدود الصعبة. أدى هذا إلى النظرية القائلة بأن إنشاء ذاكرة جديدة يحدث عندما يكون هناك ذروة في نشاط كل من الخلايا الحدودية وخلايا الحدث ، وهو شيء يحدث فقط بعد حدود صلبة.

أحد الأمثلة على كيفية تخزين الذكريات والوصول إليها في الدماغ هو كيفية تخزين الصور على هاتفك أو جهاز الكمبيوتر الخاص بك. في كثير من الأحيان ، يتم تجميع الصور تلقائيًا في أحداث بناءً على وقت ومكان التقاطها ثم يتم عرضها لك لاحقًا كصورة رئيسية من هذا الحدث. عند النقر أو النقر فوق تلك الصورة ، يمكنك التعمق في هذا الحدث المحدد.

قال الدكتور روتيشوزر: "يمكن التفكير في الاستجابة الحدودية مثل إنشاء حدث جديد للصور". "أثناء قيامك ببناء الذاكرة ، يبدو الأمر كما لو أنه تتم إضافة صور جديدة إلى هذا الحدث. عند حدوث حد صارم ، يتم إغلاق هذا الحدث ويبدأ حدث جديد. يمكن التفكير في الحدود الناعمة لتمثيل الصور الجديدة التي تم إنشاؤها في حدث واحد. "

نظر الباحثون بعد ذلك في استرجاع الذاكرة وكيف ترتبط هذه العملية بإطلاق خلايا الحدود والحدث. لقد افترضوا أن الدماغ يستخدم القمم الحدودية كعلامات لـ "القشط" على الذكريات الماضية ، إلى حد كبير بالطريقة التي تستخدم بها الصور الرئيسية لتحديد الأحداث. عندما يجد الدماغ نمط إطلاق نار يبدو مألوفًا ، "يفتح" هذا الحدث.

تم استخدام اختبارين مختلفين للذاكرة مصممين لدراسة هذه النظرية. في البداية ، عُرض على المشاركين سلسلة من الصور الثابتة وسُئلوا عما إذا كانوا من مشهد في مقاطع الفيلم التي شاهدوها للتو. كان المشاركون في الدراسة أكثر عرضة لتذكر الصور التي حدثت بعد فترة وجيزة من الحدود الصلبة أو الناعمة ، وهو الوقت الذي كان من الممكن فيه إنشاء "صورة" أو "حدث" جديد.

تضمن الاختبار الثاني عرض أزواج من الصور المأخوذة من مقاطع فيلم شاهدوها للتو. ثم سُئل المشاركون عن أي من الصورتين ظهرت أولاً. اتضح أنهما كانا يواجهان صعوبة أكبر بكثير في اختيار الصورة الصحيحة إذا حدث الاثنان على جوانب مختلفة من حدود صلبة ، ربما بسبب وضعهما في "أحداث" مختلفة.

توفر هذه النتائج نظرة على كيفية إنشاء الدماغ البشري للذكريات وتخزينها والوصول إليها. نظرًا لأن تجزئة الأحداث هي عملية يمكن أن تتأثر بالأشخاص الذين يعانون من اضطرابات الذاكرة ، فيمكن تطبيق هذه الأفكار على تطوير علاجات جديدة.

في المستقبل ، يخطط الدكتور روتيشوزر وفريقه للنظر في طريقتين محتملتين لتطوير العلاجات المتعلقة بهذه النتائج. أولاً ، يمكن تنشيط الخلايا العصبية التي تستخدم مادة الدوبامين الكيميائية ، والتي تشتهر بدورها في آليات المكافأة ، عن طريق الخلايا الحدودية وخلايا الحدث ، مما يشير إلى هدف محتمل للمساعدة في تقوية تكوين الذكريات.

ثانيًا ، تم ربط أحد الإيقاعات الداخلية الطبيعية للدماغ ، والمعروف باسم إيقاع ثيتا ، بالتعلم والذاكرة. إذا تم إطلاق خلايا الحدث في الوقت المناسب بهذا الإيقاع ، فسيكون من الأسهل على المشاركين تذكر ترتيب الصور التي تم عرضها عليهم. نظرًا لأن التحفيز العميق للدماغ يمكن أن يؤثر على إيقاعات ثيتا ، فقد يكون هذا وسيلة أخرى لعلاج المرضى الذين يعانون من اضطرابات ذاكرة معينة.

أصبح هذا المشروع ممكنًا من خلال اتحاد متعدد المؤسسات من خلال برنامج أبحاث حول البشر التابع لمبادرة NIH BRAIN. كانت المؤسسات المشاركة في هذه الدراسة هي مركز Cedars-Sinai الطبي ، ومستشفى الأطفال في بوسطن (موقع PI Gabriel Kreiman ، دكتوراه) ، ومستشفى Toronto Western (موقع PI Taufik Valiante ، MD ، Ph.D.). تم تمويل الدراسة من قبل مبادرة NIH BRAIN (NS103792 ، NS117839) ، ومؤسسة العلوم الوطنية ، و Brain Canada.

مصدر :

المواد المقدمة من المعاهد الوطنية للصحة / المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية.