نوروسافاری | براساس پژوهشی که به تازگی در مجله Nature توسط محققان دانشگاه پرینستون منتشر شده، بخشی از مغز که نقشه های ذهنی مربوط به محیط اطراف فرد را تهیه میکند، از آنچه پیش از این تصور میشد، نقش بسیار گسترده تری در حافظه و یادگیری ایفا میکند. دیوید تنک، استاد رشته زیست شناسی مولکولی دانشگاه پرینستون و مدیر مشترک مؤسسه علوم اعصاب پرینستون بیان کرد: «پژوهشهای انجام شده در طی حدود ۴۰ سال، نشان داد که بخش خاصی از مغز به پیمایش فضایی اختصاص داده شده است. ما دریافتیم که این ناحیه صرفاً مختص پیمایش محیط فضایی نبوده، بلکه به پیمایش محیط شناختی نیز میپردازد.» به گزارش نوروسافاری به نقل از وبسایت دانشگاه پرینستون، این پژوهش به بخشی از مغز به نام هیپوکامپ پرداخت، بخشی که از دهه ۱۹۷۰ مشخص شده بود که هنگام گردش موشها در محیط اطرافشان فعال میشود. این پژوهش و کارهای مرتبط، نشان میدهد که شلیک نورونهای موجود در نزدیکی قشر انتورینال در هنگامی که حیوانات به مکانهای بخصوصی میرسند، حاکی از آن است که مغز، با ایجاد بازنمایی درونی از جهان خارج - نوعی سیستم موقعیت یاب ذهنی- مکان حیوان را در محیط تعیین میکند. این یافته ها موجب شد سه دانشمند در سال ۲۰۱۴ جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی دریافت کنند. در حال حاضر محققان پرینستون دریافته اند، هنگامی که مغز در حال کاوش محیط کاملاً متفاوتی مانند گوش دادن به اصوات میباشد، همان نواحی مغزی فعال هستند. محققان، فعالیتهای نورونی موشها را در حالی که به اصوات خاصی گوش داده و به آنها پاسخ میدادند، تحت بررسی قرار داده و متوجه الگوهای فعالیت مغزی مشابه با موقعیتی که موشها به کاوش در محیط اطراف میپردازند، شدند. سوال چه بود؟ این پژوهش به رمز و رازی دیرینه در علوم اعصاب میپردازد، مبنی بر این که چگونه هیپوکامپ میتواند هم با تهیه نقشه از محیط اطراف و هم با ایجاد حافظه جدید در ارتباط باشد. افراد دچار آسیب در ناحیه هیپوکامپ، همانند بیمار اچ. ام.، بیماری که دچار فراموشی بود و تا زمان مرگ خود در سال ۲۰۰۸، در پنج دهه از مطالعات شرکت کرد، قادر به تشکیل خاطرات جدید نیستند. بیشتر بخوانید: حافظه، ظرفی پر نشدنی به عقیده دیمیتری آرونو، نویسنده اول مقاله که مسئول هدایت این کار و در عین حال، محقق فوق دکتری در مؤسسه علوم اعصاب پرینستون بوده و در حال حاضر نیز دارای درجه استادیاری در دانشگاه کلمبیا در رشته علوم اعصاب میباشد، در مطالعات پیشین، دانشمندان بر فعالیت الکتریکی نورونهای هیپوکامپ نظارت داشته و دریافتند که این نورونها در توالیهایی فعال شده و به اصطلاح شلیک میکردند که بازنمای مکان حیوان، جهت قرار گرفتن سر او، جهت حرکت او و مکان او نسبت به مرزها بودند. «پرسش رمزآلود این بود که این الگوهای فعالیت چه ارتباطی با حافظه دارند؟» محققان اینگونه اظهار داشتند که شاید هیپوکامپ و قشر انتورینال نزدیک به آن، که با یکدیگر برای تهیه این نقشه های مغزی همکاری میکنند، در واقع صرفاً برای تولید نقشه، تخصصی نشده اما در تکالیف شناختی کلیتری دخیل هستند و تهیه نقشه، تنها یک جنبه از تکالیف شناختی بزرگتر دخیل در یادگیری و حافظه است. شاید علت این که مطالعات پیشین، تنها، به تکالیف تعیین مکان دست یافتند، این باشد که موشها اکثر وقت خود را صرف کاوش محیط اطراف خود برای یافتن غذا میکنند. ممکن است محققان، با ارائه تکلیفی متفاوت، مانند یافتن اصوات مختلف، به شواهدی از فعالیتهای شناختی در مدار هیپوکامپ-اینتورینال دست یابند. محققان صدا را به عنوان متناظر فضای اطراف انتخاب کردند، زیرا هر دو میتواند در امتداد یک پیوستار متفاوت باشد: موشها میتوانند فرکانسهای در حال افزایش را همانند حرکت در امتداد یک راهروی طولانی جستجو کنند. آزمودن نظریه برای آزمودن این نظریه، محققان فعالیت الکتریکی نورونهای هیپوکامپ و نواحی انتورینال را در حالی تحت نظر داشتند که موشها مشغول دستکاری اصوات بوده و میآموختند که فرکانسهای صوتی مختلف را با پاداش مرتبط سازند. تنک و آرونو برای هدایت این کار با برخی دانشجویان هم همکاری گروهی داشتند. محققان در ابتدا به موشها آموختند که برای افزایش زیر و بمی صوت یا فرکانس صدایی که از بلندگو در حال پخش بود، اهرمی را فشار دهند. موشها آموختند که با آزاد کردن اهرم در زمانی که صدا به محدوده فرکانسی از پیش تعیین شده میرسد، پاداش دریافت خواهند کرد. تیم محققان مشاهده کردند که الگوی شلیکهای عصبی با رفتار موشها درطول تکلیف همبستگی دارد. توالی فعالیت نورونی که با پیشروی موشها در تعیین فرکانس ایجاد میشد، با توالیهای ایجادشده در هنگامی که موشها در محیط فضایی کاوش میکردند، مشابه بود. حتی الگوهایی مطابق با فرکانسهای صوتی خاص نیز وجود داشت. نورونهای دخیل در این الگوهای شلیک، با نورونهای دخیل در نقشه برداری و تعیین مسیر یکسان بودند. این سلولها شامل سلولهای مکانی هیپوکامپ، که به دلیل فعالیت در حین قرار گرفتن موشها در مکانی خاص نامگذاری شدند، و سلولهای شبکه انتورینال، که هنگام عبور موشها از مکانهایی خاص فعالیت میکنند، میباشند. تنک، مدیر موسسه سیمون- همکاریهای جهانی برای مغز، بیان کرد که این یافته ها حاکی از وجود مکانیزمهای مشترکی در سیستم هیپوکامپی-اینتورینالی میباشد که میتواند نماینده انواع مختلفی از تکالیف باشد. تنک میگوید: «نتیجه ای که از کار ما به دست میآید این است که این نواحی مغزی اختصاصاً نماینده مکان نبوده، بلکه میتوانند نماینده دیگر ویژگیهای مربوط به تجربه حیوانات نیز باشند. هنگامی که این ویژگیها به صورت مداوم متفاوت باشند، توالیهایی از فعالیت نورونی ایجاد میشود.» آرونو بیان میکند که این یافته با تصور ما درمورد نقشه برداری از محیط اطرافمان در بستر یادگیری مکانهای جدید و تشکیل خاطراتی از تجربیات هماهنگی دارد. «هنگامی که شما از مکان جدیدی بازدید می کنید، تنها یک نقشه ذهنی تهیه نمیکنید بلکه خاطراتی نیز از آن مکان ثبت میکنید. ما احساس میکنیم که این مطالعه رمز و راز نقش هیپوکامپ را در بازنمایی حافظه و مکان میگشاید، به این صورت که این نورونها، نورونهایی با هدف کلی بود که قادرند نماینده هرگونه اطلاعات مربوط باشند.» لینک گزارش پژوهشی در ژورنال نچر: Mapping of a non-spatial dimension by the hippocampal–entorhinal circuit لینک گزارش خبری در وبسایت دانشگاه پرینستون: Brain's 'GPS' does a lot more than just navigate ترجمه و تلخیص: مریم شجاعی - وبسایت نوروسافاری