1

خاطره‌ها روزهای ما را در سکوت شکل می‌دهند. یک بو می‌تواند لحظه‌ای دور را دوباره زنده کند. یک صدا توان دارد ذهن را به زمانی دیگر ببرد.

برخی خاطره‌ها آرام می‌آیند و ناپدید می‌شوند. برخی دیگر با قدرتی شگفت‌انگیز می‌مانند. دانشمندان مدت‌ها بود که می‌پرسیدند چرا چنین تفاوتی وجود دارد.

اکنون یک پژوهش جدید از دانشگاه راکفلر پاسخی تازه ارائه می‌دهد که نشان می‌دهد درون مغز یک سیستم چندلایه برای تصمیم‌گیری درباره ماندگاری خاطره‌ها وجود دارد.

این یافته‌ها نشان می‌دهد هیچ خاطره‌ای تصادفی در ذهن باقی نمی‌ماند. هر خاطره جایگاه خود را از طریق فرایندی آهسته و پیوسته به دست می‌آورد. هر مرحله فرصتی بیشتر برای ادامه حیات به آن می‌دهد.

مغز چگونه خاطره‌ها را شکل می‌دهد

پژوهشگران یک زنجیره از «تایمرهای مولکولی» توصیف می‌کنند که مسیر حافظه بلندمدت را هدایت می‌کنند. هر تایمر در نواحی ویژه‌ای از مغز فعال می‌شود.

بررسی‌ها نشان داد برخی از این تایمرها به تثبیت خاطره کمک می‌کنند در حالی که برخی دیگر اجازه می‌دهند خاطره سریع‌تر محو شود.

این تیم پژوهشی از موش‌هایی استفاده کرد که در محیط‌های واقعیت مجازی ویژه حرکت می‌کردند. تجربه‌های تکرارشونده موجب تقویت خاطره‌ها شد. لحظه‌هایی که کمتر تکرار می‌شدند سریع‌تر فراموش شدند.

پریا راجاسِتوپاتی، نویسنده همکار مقاله و مدیر «آزمایشگاه دینامیک عصبی و شناخت Skoler Horbach»، می‌گوید:

«این یک کشف کلیدی است چون توضیح می‌دهد چگونه دوام خاطره‌ها را تنظیم می‌کنیم.»

«آنچه ما انتخاب می‌کنیم که به خاطر بسپاریم، فرایندی در حال تحول مداوم است نه یک تغییر حالت آنی.»

مدل‌های قدیمی حافظه

نظریه‌های گذشته حافظه کوتاه‌مدت را در هیپوکامپ و حافظه بلندمدت را در قشر مغز قرار می‌دادند. این ایده جذاب اما بیش از حد ساده‌سازی‌شده بود.

این مدل‌ها بر پایه مولکول‌هایی فرضی ساخته شده بود که مانند یک کلید روشن یا خاموش عمل می‌کردند و خاطره را از یک حالت به حالت دیگر منتقل می‌کردند.

راجاستوپاتی توضیح می‌دهد:

«مدل‌های پیشین حافظه، مولکول‌هایی شبیه ترانزیستور را تصور می‌کردند که خاطره را با حالت روشن یا خاموش کنترل می‌کرد.»

اما این نگاه نمی‌توانست توضیح دهد چرا برخی خاطره‌ها یک ماه دوام دارند و برخی دیگر یک عمر. یک مطالعه در سال ۲۰۲۳ سرنخی ارائه داد و نشان داد که تالاموس، به‌عنوان مرکز پردازش مرکزی، نقش مهمی در انتخاب خاطره‌های مهم دارد.

تالاموس تعیین می‌کند کدام خاطره‌ها شایسته تقویت هستند و سپس آن‌ها را به سمت قشر مغز هدایت می‌کند.

این کشف سؤالات عمیق‌تری ایجاد کرد. پس از شکل‌گیری یک خاطره در ساعات و روزهای بعد چه رخ می‌دهد؟ چه چیزی تعیین می‌کند مغز کدام خاطره را برای بقا انتخاب کند؟

تفاوت خاطره‌های قوی و ضعیف

مدل واقعیت مجازی به تیم کمک کرد این پرسش را دقیق‌تر بررسی کند. موش‌ها با محیط‌هایی کنترل‌شده روبه‌رو می‌شدند و با تکرار تجربه‌ها، خاطره‌های قوی‌تری شکل می‌گرفت.

راجاستوپاتی درباره همکاری پژوهشگر گروه می‌گوید:

«آندریا ترسروس، یک پسا‌دکترا در آزمایشگاه من، یک مدل رفتاری بسیار دقیق طراحی کرد که امکان بررسی تفاوت میان خاطره‌های قوی و ضعیف را به شیوه‌ای تازه فراهم کرد.»

اما رفتار به‌تنهایی کافی نبود. تیم نیاز به داده‌های مولکولی داشت.

سلین چن، هم‌رهبر پروژه، یک سیستم غربالگری CRISPR ساخت که امکان دست‌کاری ژن‌ها در تالاموس و قشر مغز را فراهم کرد.

وقتی برخی مولکول‌ها حذف شدند، دوام حافظه تغییر کرد. برخی خاطره‌ها سریع‌تر از بین رفتند و برخی دیگر ماندگاری بیشتری پیدا کردند. هر مولکول زمان‌بندی خاص خود را شکل می‌داد.

کد ژنی که خاطره‌ها را تثبیت می‌کند

نتایج نشان می‌دهد حافظه بلندمدت از یک توالی برنامه‌های ژنی رشد می‌کند. برنامه‌های اولیه سریع فعال می‌شوند و به‌سرعت از بین می‌روند. برنامه‌های دیرتر به‌آرامی قدرت می‌گیرند و از خاطره محافظت می‌کنند.

این توالی مانند یک مسیر عمل می‌کند. یک خاطره می‌تواند مسیر را تا انتها طی کند یا زودتر حذف شود.

سه تنظیم‌کننده مهم در این فرایند شناسایی شدند: Camta1 و Tcf4 در تالاموس فعالیت می‌کنند و Ash1l در قشر سینگولیت قدامی. این مولکول‌ها خود خاطره را نمی‌سازند بلکه آن را زنده نگه می‌دارند.

وقتی Camta1 یا Tcf4 دچار اختلال می‌شوند تالاموس و قشر مغز ارتباط مؤثر خود را از دست می‌دهند و خاطره ضعیف می‌شود.

پس از شکل‌گیری خاطره در هیپوکامپ، Camta1 نخستین لایه محافظتی را ایجاد می‌کند. سپس Tcf4 ساختار حافظه را تقویت می‌کند. Ash1l نیز با تغییر کروماتین، خاطره را در وضعیتی پایدار قفل می‌کند.

«اگر خاطره‌ها روی این تایمرها قرار نگیرند، به احتمال زیاد سریع فراموش خواهند شد.»

اشتراک‌گذاری سیستم‌های حافظه در مغز

Ash1l بخشی از خانواده‌ای از پروتئین‌هاست که به سلول‌ها کمک می‌کند هویت خود را حفظ کنند. این مولکول‌ها به سیستم ایمنی کمک می‌کنند عفونت‌های قبلی را به خاطر بسپارد و به سلول‌ها کمک می‌کنند مسیر تبدیل شدن به نورون یا ماهیچه را ادامه دهند.

مغز از همین زبان زیستی مشترک برای حفاظت از خاطره‌های شناختی استفاده می‌کند.

این کشف می‌تواند به درک بهتر مشکلات حافظه در بیماری‌ها کمک کند. اگر پژوهشگران بتوانند مرحله دوم یا سوم تثبیت حافظه را تقویت کنند، مغز شاید بتواند از مناطق آسیب‌دیده عبور کند. چنین رویکردهایی ممکن است برای بیماری‌هایی مانند آلزایمر مفید باشد.

«اگر نواحی دوم یا سوم تثبیت حافظه را تقویت کنیم و نورون‌های ناحیه نخست آسیب دیده باشند، شاید بتوانیم مسیر را دور بزنیم و اجازه دهیم قسمت‌های سالم مغز نقش آن بخش را بر عهده بگیرند.»

چالش بعدی در درک این است که چه چیزی هر تایمر را فعال می‌کند. هدف بعدی آزمایشگاه بررسی سیگنال‌هایی است که تعیین می‌کنند هر خاطره چقدر اهمیت دارد.

«ما می‌خواهیم زندگی یک خاطره را پس از شکل‌گیری اولیه آن در هیپوکامپ درک کنیم. باور داریم تالاموس و جریان‌های ارتباطی آن با قشر مغز در این فرایند نقشی مرکزی دارند.»

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.

جمع‌بندی: مغز چگونه انتخاب می‌کند چه چیزی ارزش به خاطر سپردن دارد

این پژوهش نشان می‌دهد خاطره‌ها نتیجه فرایندی چندمرحله‌ای هستند. تایمرهای مولکولی، نواحی عمیق مغز، و مسیرهای ژنی همگی تعیین می‌کنند کدام لحظه‌ها ماندگار می‌شوند. تقویت یا اختلال در هر مرحله می‌تواند سرنوشت یک خاطره را تغییر دهد.

اگر به موضوع حافظه و علوم شناختی علاقه دارید، دیدگاه خود را درباره این پژوهش با ما به اشتراک بگذارید یا مقاله‌های مرتبط را مطالعه کنید.