پژوهشگران دانشگاه توبینگن دریافتند که تغییرات طبیعی در سطح هوشیاری می‌تواند به‌طور موقت هیپوکامپ را تغییر داده و مدارهای حافظه آن را برای دریافت اطلاعات جدید پذیراتر کند. این یافته‌ها نشان می‌دهند که شکل‌گیری حافظه تنها به اتفاقاتی که برای ما می‌افتد بستگی ندارد، بلکه به وضعیت مغز در همان لحظه دقیق نیز وابسته است.
این مطالعه که در مجله Nature Communications منتشر شده، به سرپرستی پروفسور آندریا بورگالوسی از موسسه نوروبیولوژی و مرکز علوم اعصاب یکپارچه ورنر رایشارت (CIN) انجام شده است.
این تیم پژوهشی بر روی هیپوکامپ تمرکز کردند؛ بخشی از مغز که به ایجاد حافظه رویدادی (اپیزودیک) از مکان‌ها و اتفاقات خاص کمک می‌کند. هیپوکامپ هم در موش‌ها و هم در انسان‌ها حاوی «سلول‌های مکان» (Place cells) است؛ نورون‌هایی که در مکان‌های خاصی فعال می‌شوند و به ساخت یک تصویر ذهنی از دنیای اطراف کمک می‌کنند.
دکتر ادواردو بلانکو-هرناندز از دانشگاه توبینگن و یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه می‌گوید:
در محیط‌های آزمایشگاهی، ما می‌توانیم موش‌ها را در معرض محیط‌های مختلف قرار دهیم و نحوه فعال شدن سلول‌های مکان را مشاهده کنیم. گروه‌های مختلفی از سلول‌های مکان، نماینده محیط‌های متفاوتی هستند. تماشای فعالیت آن‌ها مانند مشاهده شکل‌گیری یا فعال‌سازی مجدد خاطرات در زمان واقعی (Real-time) است.
سطح هوشیاری، مدارهای حافظه را بازطراحی می‌کند
پژوهشگران هم‌زمان با ثبت فعالیت این نورون‌ها در موش‌ها، سطح هوشیاری آن‌ها را نیز زیر نظر گرفتند. مغز حتی در زمان استراحت هم در یک وضعیت ثابت باقی نمی‌ماند، بلکه مدام بین حالت‌های انگیختگی پایین‌تر و بالاتر در رفت‌وآمد است؛ حالت‌هایی که می‌توانند نحوه پردازش اطلاعات در شبکه‌های مغزی را تغییر دهند.
نیکولا سارتوراتو، پژوهشگر مرکز CIN و از همکاران این مطالعه می‌گوید:
وضعیت داخلی مغز را می‌توان از روی اندازه مردمک چشم برآورد کرد. وقتی ما هوشیارتر یا درگیرتر می‌شویم، مردمک‌هایمان گشاد می‌شوند. این موضوع در مورد موش‌ها هم صادق است.
با هوشیارتر شدن موش‌ها، گروه خاصی از سلول‌های مکان فعال‌تر شدند. این تغییرات حتی زمانی که حیوانات حرکت نمی‌کردند هم رخ می‌داد؛ موضوعی که نشان می‌دهد تغییر در فعالیت سلولی، به یک وضعیت داخلی مرتبط بوده است نه به یک مکان یا رفتار جدید.
نیکولا توضیح می‌دهد:
زیرمجموعه خاصی از سلول‌های مکان، به‌ویژه زمانی که حیوانات هوشیارتر می‌شدند، فوق‌العاده فعال می‌شدند. این امر نشان می‌دهد که وضعیت داخلی مغز می‌تواند بستر نورونیِ حافظه رویدادی را به‌سرعت بازطراحی کند.
ریتم‌های مغزی نشان‌دهنده آمادگی هستند
همین الگو در «نوسانات بتا» (Theta oscillations) نیز مشاهده شد؛ موج‌های ریتمیک فعالیت‌های عصبی که با یادگیری، مسیریابی و رمزگذاری حافظه در ارتباط هستند. شدت این موج‌ها هم‌گام با تغییرات در سطح هوشیاری بالا و پایین می‌رفت؛ امری که نشان می‌داد هیپوکامپ مکرراً بین سطوح مختلفی از آمادگی جابه‌جا می‌شود.
پژوهشگران حدس زدند که این بازه‌های زمانی کوتاه ممکن است پنجره‌هایی از «انعطاف‌پذیری عصبی» (Plasticity) بالا باشند؛ یعنی زمانی که مدارهای عصبی به‌طور ویژه‌ای توانایی تغییر کردن دارند. این انعطاف‌پذیری به نورون‌ها اجازه می‌دهد تا اتصالات خود را تقویت یا تضعیف کرده و یا آن‌ها را از نو سازماندهی کنند و تغییرات فیزیکی لازم برای حفظ یک تجربه را به وجود آورند.
پروفسور بورگالوسی می‌گوید:
انعطاف‌پذیری برای حافظه ضروری است، زیرا فرآیندی است که مغز از طریق آن تجربه‌ها را به‌صورت فیزیکی ذخیره می‌کند.
این انعطاف‌پذیری به‌ویژه برای حافظه رویدادی اهمیت دارد. برخلاف یک واقعیت علمی که می‌توان آن را بارها مطالعه کرد، بسیاری از تجربیات شخصی زندگی تنها یک بار رخ می‌دهند و ممکن است فقط چند ثانیه طول بکشند. بنابراین مغز باید اطلاعات را فوراً ثبت و سازماندهی کند.
بورگالوسی می‌گوید:
این موضوع برای حافظه رویدادی بسیار حیاتی است، چرا که رویدادهایی که در زندگی تجربه می‌کنیم فقط یک بار اتفاق می‌افتند. هیچ تکرار یا تمرینی در کار نیست؛ بنابراین مغز باید آن‌ها را سریع، کارآمد و در لحظه ثبت و ذخیره کند.
خلق سلول‌های حافظه جدید
برای آزمایش اینکه آیا هوشیاری بالا، تغییر شکل هیپوکامپ را آسان‌تر می‌کند یا خیر، پژوهشگران نورون‌های فردیِ مرتبط با حافظه را در همان بازه‌های زمانی تحریک کردند. نورون‌هایی که قبلاً به مکان‌های خاصی پاسخ نمی‌دادند، شروع به توسعه فعالیت‌های مخصوص آن مکان کردند و عملاً به «سلول‌های مکان» جدیدی تبدیل شدند. این نتیجه نشان می‌دهد که حتی یک تحریک محدود، اگر در زمان مناسب انجام شود، می‌تواند سلول‌های جدیدی را به عنوان «سلول‌های حافظه» به شبکه هیپوکامپ جذب کند.
نتایج این تحقیق، شکل‌گیری حافظه را به عنوان فرآیندی توصیف می‌کنند که درهای آن مدام در حال باز و بسته شدن است. به نظر نمی‌رسد هیپوکامپ در همه زمان‌ها به یک اندازه آماده ذخیره اطلاعات باشد؛ در عوض، وارد بازه‌های زمانی کوتاهی می‌شود که در آن مدارهای عصبی‌اش به طرز غیرمعمولی پاسخگوتر شده و راحت‌تر تغییر شکل می‌دهند.
بورگالوسی در پایان می‌گوید:
بخش هیجان‌انگیز ماجرا این است که اکنون می‌توانیم با تمرکز بر لحظاتی که مغز به صورت طبیعی انعطاف‌پذیرتر است، این فرآیندها را به روشی کنترل‌شده مطالعه کنیم.
منبع: Scitechdaily
