كيف يربط المخ الأحداث لتشكيل الذاكرة؟
الجزء المسؤول عن التفكير في الدماغ :
اكتشف العلماء آلية مدهشة يقوم بواسطتها الحصين #hippocampus ، وهي منطقة في #الدماغ مهمة للذاكرة ،
ببناء الجسور عبر الزمن: عن طريق إطلاق رشقات من النشاط التي تبدو عشوائية ، ولكنها في الواقع تشكل نمطًا معقدًا يساعد بمرور الوقت المخ على التعلم ذات الصلة.
امرأة تمشي في الشارع تسمع ضجة. بعد عدة لحظات اكتشفت أن صديقها الذي كان يسير أمامها قد أصيب برصاصة. بعد شهر ، دخلت المرأة غرفة الطوارئ.
وتقول إن الضوضاء الصادرة عن شاحنات القمامة تتسبب لها في نوبات ذعر. لقد شكل دماغها صلة عميقة ودائمة بين الأصوات الصاخبة والمشهد الذي شهدته.
هذه القصة ، التي نقلها الطبيب النفسي السريري والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة محسن أحمد ، PHD ، هي مثال قوي على قدرة المخ القوية على تذكر وربط الأحداث المنفصلة في الوقت المناسب. والآن ، في هذه الدراسة الجديدة على الفئران التي نُشرت اليوم في Neuron ، ألقى العلماء في معهد زوكرمان Zuckerman في كولومبيا الضوء على كيفية تكوين المخ لمثل هذه الروابط الدائمة.
اكتشف العلماء آلية مدهشة يقوم بواسطتها
الحصين hippocampus:
، وهي منطقة في المخ مهمة للذاكرة ، ببناء الجسور عبر الزمن:
عن طريق إطلاق رشقات من النشاط التي تبدو عشوائية ، ولكنها في الواقع تشكل نمطًا معقدًا يساعد بمرور الوقت المخ على التعلم ذات الصلة.
من خلال الكشف عن الدوائر الكامنة وراء التعلم الترابطي ،
تضع النتائج الأساس لفهم أفضل للقلق والاضطرابات المرتبطة بالصدمات والضغوط ،مثل الذعر واضطرابات ما بعد الصدمة ،حيث يمكن أن يؤدي حدث محايد على ما يبدو إلى استجابة سلبية .
قالت أتيلا لوسونزي Attila Losonczy ، دكتوراه في الطب ، وهي باحثة رئيسية في معهد مورتيمر بي زوكرمان Mortimer B. Zuckerman Mind Brain Behavior Institute ، كولومبيا ومشاركة مؤلفة في الصحيفة:
“نحن نعلم أن الحصين مهم في أشكال التعلم التي تنطوي على ربط حدثين يحدثان حتى بفارق بين 10 و 30 ثانية”. “إن هذه القدرة هي مفتاح البقاء ، ولكن الآليات وراءها أثبتت أنها بعيدة المنال.
مع دراسة اليوم على الفئران ، قمنا برسم الحسابات المعقدة التي يقوم بها المخ من أجل ربط الأحداث المميزة المنفصلة في الوقت المناسب.”
يعتبر الحصين – وهي منطقة صغيرة على شكل فرس البحر مدفونة عميقًا في المخ – مقرًا مهمًا للتعلم والذاكرة.
أظهرت التجارب السابقة على الفئران أن اضطراب الحصين يترك الحيوانات تواجه صعوبة في تعلم ربط حدثين يفصل بينهما عشرات الثواني.
قال الدكتور أحمد ، أستاذ مساعد في الطب النفسي السريري في كلية فاجيلوس Vagelos للأطباء والجراحين في كولومبيا ، ومؤلف مشارك في أول كتاب “دراسة اليوم”:
“الرأي السائد هو أن الخلايا في الحُصين تواصل الحفاظ على مستوى من النشاط المستمر لربط مثل هذه الأحداث”. وبالتالي فإن إيقاف تشغيل هذه الخلايا سيعطل عملية التعلم ».
اختبار هذه النظرة التقليدية:
قام الباحثون بتصوير أجزاء من الحصين للفئران بينما تعرضت الحيوانات لمحفزين مختلفين: صوت محايد يليه نفخة صغيرة ولكن مزعجة من الهواء.ي فصل الحدثين تأخير بعشر ثانية.
كرر العلماء هذه التجربة عبر عدة تجارب. بمرور الوقت ، تعلمت الفئران ربط النغمة مع نفخة الهواء التي ستتبعها قريبًا.
باستخدام الفحص المجهري الفوتوني المتقدم والتصوير الوظيفي للكالسيوم ، قاموا بتسجيل نشاط آلاف الخلايا العصبية ، وهو نوع من خلايا المخ ، في حصين الحيوانات في وقت واحد على مدار كل تجربة لعدة أيام.
تقنيات التحليل العشوائي في علم الأعصاب الحسابي:
قال الدكتور لوسونزي Losonczy ، وهو أيضًا أستاذ علم الأعصاب في كلية فاجيلوس Vagelos للأطباء والجراحين في كولومبيا:
“من خلال هذا النهج ، يمكننا محاكاة ، ولو بطريقة أبسط ، العملية التي تخضع لها أدمغتنا عندما نتعلم ربط حدثين”. .
لفهم المعلومات التي قاموا بجمعها ، تعاون الباحثون مع علماء الأعصاب الحسابي computational neuroscientists
الذين طوروا أدوات رياضية قوية لتحليل كميات هائلة من البيانات التجريبية.
قال عالِم الأعصاب الحسابي ستيفانو فوسي Stefano Fusi ، دكتوراه ، وهو باحث رئيسي في جامعة زوكرمان في كولومبيا والمؤلف المشارك في الصحيفة.:
“توقعنا أن نرى نشاطًا عصبيًا متكررًا ومتواصلًا استمر خلال فجوة 15 ثانية ، وهو إشارة إلى الحصين في العمل الذي يربط النغمة السمعية ونفخة الهواء”. “ولكن عندما بدأنا في تحليل البيانات ، لم نر مثل هذا النشاط.”
وبدلاً من ذلك ، كان النشاط العصبي المسجل خلال الفجوة الزمنية الخمسة عشر متفرقة. فقط عدد قليل من الخلايا العصبية أطلقت ، ويبدو أنها فعلت ذلك بشكل عشوائي.
بدا هذا النشاط المتقطع مختلفًا تمامًا عن النشاط المستمر الذي يعرضه المخ أثناء مهام التعلم والذاكرة الأخرى ، مثل حفظ رقم الهاتف.
و كذلك قال جيمس بريستلي ، المرشح لدكتوراه الذي شارك في إدارته د. Losonczy and Fusi في معهد زوكرمان بجامعة كولومبيا ومؤلف الصحيفة المشارك الأول.
“يبدو أن النشاط يأتي في نوبات وانفجارات في فترات زمنية متقطعة وعشوائية طوال المهمة” ، “لفهم النشاط ، كان علينا تغيير طريقة تحليل البيانات واستخدام الأدوات المصممة لفهم العمليات العشوائية.”
اكتشاف الطرق الفعالة لتخزين المعلومات في المخ :
ايضا قال الدكتور فوسي ، وهو أيضًا أستاذ علم الأعصاب في فاجيلوس كولومبيا ، كلية الأطباء والجراحين:
“كنا سعداء برؤية أن الدماغ لا يحافظ على نشاط مستمر طوال كل هذه الثواني لأنه ، على مستوى التمثيل الغذائي ،
ليست الطريقة الأكثر فعالية لتخزين المعلومات”. “يبدو أن المخ لديه طريقة أكثر فعالية لبناء هذا الجسر ،
والذي نعتقد أنه قد ينطوي على تغيير قوة المشابك العصبية.”بالإضافة إلى المساعدة في رسم خريطة للدوائر المشاركة في التعلم
الترابطي Associative memory ، توفر هذه النتائج أيضًا نقطة بداية وذلك لاستكشاف الاضطرابات التي تنطوي على اختلالات في الذاكرة الترابطية ،
مثل الذعر واضطراب ما بعد الصدمة.
قال الدكتور أحمد ، وهو أيضًا عضو في مختبر Losonczy في معهد زوكرمان في كولومبيا:
“في حين أن دراستنا لا تُصوِّر بشكل صريح المتلازمات السريرية لأي من هذه الاضطرابات ،إلا أنها يمكن أن تكون مفيدة للغاية”.
“على سبيل المثال ،
يمكن أن يساعدنا على نمذجة بعض جوانب ما قد يحدث في المخ عندما يعاني المرضى من ارتباط مخيف بين حدثين لن يؤدي ، إلى شخص آخر ، إلى إثارة الرعب أو الذعر.”
الخاتمة:
في النهاية ، اكتشف الباحثون نمطًا في العشوائية:
نمط من الحوسبة العقلية التي تبدو طريقة فعالة بشكل ملحوظ لتخزين الخلايا العصبية للمعلومات.
وبدلاً من التواصل مع بعضها البعض باستمرار ، توفر الخلايا العصبية الطاقة – ربما عن طريق ترميز المعلومات في الاتصالات بين الخلايا ،
التي تسمى المشابك synapses ، بدلاً من النشاط الكهربائي للخلايا.
المصادر:
-
يمكن العثور على المقالة على الرابط التالي: https://www.scientificamerican.com/article/how-the-brain-links-events-to-form-a-memory/
-
يمكن مشاهدة الفيديو على الرابط التالي: https://www.youtube.com/watch?v=M3Ixz3oiS2s
-
يمكن العثور على المقالة على الرابط التالي: https://dana.org/article/the-neuroscience-of-memory-implications-for-the-courtroom/
