في اختراق هام.. العلماء يصوّرون اللحظة التي يصنع فيها الدماغ ذكريات جديدة!

صوّر فريق من الباحثين في جامعة جنوب كاليفورنيا أدمغة حية لأسماك الزرد لإظهار كيفية معالجة الدماغ للذكريات وتخزينها في دراسة رائدة.
وبمساعدة مجهر مصمم خصيصا، تمكن الباحثون من تسجيل كيف أضاءت خلايا دماغ الأسماك – التي تكون شفافة عند الشباب.
وبينت الدراسة، التي رسمت خريطة التغيرات في الدماغ، في الاكتشاف المفاجئ أن صنع الذكريات يبدو أنه يخلق نقاط تشابك عصبية جديدة – وصلات بين الخلايا العصبية – أو جعلها تختفي تماما. لم تكن النظرية المقبولة على نطاق واسع بأن التعلم والذكريات يقويان المشابك العصبية غير واضحة.
وقال المعد المشارك ومدير قسم المعلوماتية في معهد علوم المعلومات بجامعة جنوب كاليفورنيا وعالم الكمبيوتر البروفيسور، كارل كيسلمان، في بيان صحفي: “على مدار الأربعين عاما الماضية، كانت الحكمة الشائعة هي أنك تتعلم من خلال تغيير قوة نقاط الاشتباك العصبي ولكن هذا ليس ما وجدناه في هذه الحالة”.
وأضاف المعد الرئيسي الأستاذ دون أرنولد في جامعة جنوب كاليفورنيا: “كانت هذه أفضل نتيجة ممكنة يمكن أن نحققها لأننا رأينا هذا التغيير الدرامي في عدد نقاط الاشتباك العصبي – بعضها يختفي، وبعضها يتشكل، ورأينا ذلك في جزء متميز جدا من الدماغ. وكانت العقيدة هي أن المشابك العصبية تغير قوتها. ولكنني فوجئت برؤية ظاهرة الدفع والجذب، وأننا لم نشهد تغييرا في نقاط قوة نقاط الاشتباك العصبي”.
ومن خلال السماح للعلماء بتتبع التغييرات المشبكية وتسميتها، قد تساعد التجربة في إظهار كيفية تشكل الذكريات ولماذا تكون أنواع معينة من الذكريات أقوى من غيرها.
العلماء يجدون “معدنا غريبا” يتصرف بطرق لا يفهمونها
ويعتقد الباحثون أن هذا يمكن أن يقدم طفرة في علاجات جديدة لمتلازمة الإجهاد اللاحق للصدمة (PTSD) وأمراض التنكس العصبي.
ووجد أن الذكريات السلبية تبدو وكأنها تتشكل في جزء مختلف من الدماغ عن معظم الذكريات الأخرى – اللوزة، المسؤولة عن الاستجابات العاطفية بما في ذلك القتال أو الهروب.
وأوضح أرنولد: “كان يُعتقد أن تكوين الذاكرة يتضمن بشكل أساسي إعادة تشكيل الاتصالات المشبكية الحالية بينما في هذه الدراسة، وجدنا تكوين وإزالة نقاط الاشتباك العصبي، لكننا رأينا فقط تغييرات صغيرة وعشوائية في القوة التشابكية للمشابك الموجودة”.
وقد يكون هذا بسبب تركيز هذه الدراسة على الذكريات الترابطية، والتي هي أقوى بكثير من الذكريات الأخرى وتتشكل في مكان مختلف في الدماغ، اللوزة، مقابل الحُصين بالنسبة لمعظم الذكريات الأخرى. وقد يكون لهذا في يوم من الأيام صلة باضطراب ما بعد الصدمة، والذي يُعتقد أنه يتم توسطه من خلال تكوين الذكريات الترابطية.
واستخدمت الدراسة أسماك الزرد لأن أدمغتها مشابهة لتلك التي لدى البشر، على المستويين الجيني والخلوي، لكن الأسماك الصغيرة شفافة – ما يسمح بإلقاء نظرة غير متغيرة على أدمغتها الحية.
وقال البروفيسور أرنولد: “يمكن لمجساتنا تسمية نقاط الاشتباك العصبي في دماغ حي دون تغيير هيكلها أو وظيفتها، وهو ما لم يكن ممكنا باستخدام الأدوات السابقة”.
وباستخدام مجهر متقدم جديد، تم اختراعه في جامعة جنوب كاليفورنيا، تمكنوا من دراسة أدمغة الأسماك بمرور الوقت ومقارنة نقاط الاشتباك العصبي والتغيرات التشابكية في العقول نفسها – “اختراق في مجال علم الأعصاب”.
وأجريت تجارب سابقة على عينات ميتة، بينما تعني هذه التجربة أن لديهم مئات الصور للنشاط العصبي للسمكة نفسها.
وخلال ست سنوات من البحث، قام الباحثون بتدريب أسماك الزرد على ربط الضوء المضاء بالإحساس المزعج بتسخين ليزر الأشعة تحت الحمراء في رؤوسها.
وستحاول الأسماك، التي تم تغيير الحمض النووي الخاص بها بحيث يمكن تمييز نقاط الاشتباك العصبي ببروتين فلوري يتوهج عند مسحها ضوئيا بالليزر، تجنب الليزر عن طريق السباحة بعيدا.
وكان السمك الذي يتذكر الرابطة ينفض ذيله عندما يضيء الضوء، حتى بدون الليزر.
وبعد خمس ساعات من التعرض الأولي لليزر، قام الباحثون بقياس التغيرات الدراماتيكية في تشابك الحيوان والوظائف العصبية.
وحُللت النتائج في مجموعة بقيادة كيسلمان والتي طورت خوارزميات جديدة لمراقبة الأنماط المتشابكة المتغيرة.