محققان نه تنها «چه» و «کجا» یک خاطره را باز می‌کنند، بلکه «وقتی» را نیز باز می‌کنند.
مغز ما از کجا می‌داند که «این» به دنبال «آن» آمده است؟ دو نفر همدیگر را ملاقات می کنند، عاشق هم می شوند و تا آخر عمر با خوشی زندگی می کنند – یا گاهی اوقات نه. توالی وقایعی که در سر ما اتفاق می‌افتد – با اتفاقاتی که یکی پس از دیگری می‌آیند – ممکن است با سلول‌های زمانی که اخیراً در هیپوکامپ انسان کشف شده‌اند، مرتبط باشد. این تحقیق شواهدی را ارائه می‌کند که نشان می‌دهد چگونه مغز ما شروع و پایان خاطرات را با وجود فاصله زمانی در میانه‌ها می‌داند. با ادامه این مطالعات، این کار می تواند به استراتژی هایی برای بازسازی یا تقویت حافظه منجر شود.
این تحقیق بر روی "حافظه اپیزودیک" تمرکز کرده است، توانایی به خاطر سپردن "چه، کجا و چه زمانی" تجربه گذشته، مانند یادآوری کارهایی که امروز هنگام بیدار شدن از خواب انجام دادید. این بخشی از یک تلاش مستمر برای شناسایی چگونگی ایجاد چنین خاطراتی توسط اندام است.
تیمی به سرپرستی لیلا ردی، محقق علوم اعصاب در مرکز ملی تحقیقات علمی فرانسه، به دنبال این بودند که بفهمند نورون‌های انسانی در هیپوکامپ چگونه اطلاعات زمانی را در طول یک سری مراحل یادگیری برای رفع ابهام از عملکرد سلول‌های زمانی در مغز نشان می‌دهند. در مطالعه‌ای که تابستان امسال در مجله علوم اعصاب منتشر شد، ردی و همکارانش دریافتند که برای سازمان‌دهی لحظات مجزا از تجربه، سلول‌های زمانی انسان در لحظات متوالی در طول هر کار شلیک می‌کنند.
این مطالعه تأیید بیشتری را ارائه کرد که سلول های زمانی در هیپوکامپ، یک مرکز کلیدی پردازش حافظه، قرار دارند. آنها با آشکار شدن وقایع روشن می شوند و رکوردی از جریان زمان در یک تجربه ارائه می دهند. ردی می‌گوید: «این نورون‌ها می‌توانند نقش مهمی در نحوه نمایش خاطرات در مغز بازی کنند. درک مکانیسم های رمزگذاری زمان و حافظه یک حوزه مهم تحقیق خواهد بود.
متیو سلف، یکی از نویسندگان این مطالعه و محقق ارشد در بخش بینایی و شناخت در موسسه علوم اعصاب هلند، بر اهمیت نقش این سلول‌های زمانی هیپوکامپ در رمزگذاری تجربیات در حافظه تأکید می‌کند. او می‌گوید: «وقتی خاطره‌ای را به یاد می‌آوریم، می‌توانیم نه تنها آنچه را که برایمان اتفاق افتاده است، بلکه می‌توانیم به یاد بیاوریم که کجا بودیم و چه زمانی برایمان اتفاق افتاده است. ما فکر می‌کنیم که سلول‌های زمانی ممکن است مبنایی برای رمزگذاری زمانی باشد که اتفاقی افتاده است.
در حالی که محققان ده ها سال است که از وجود سلول های زمانی در مغز جوندگان اطلاع داشتند، اولین بار در اواخر سال گذشته توسط محققان مرکز پزشکی جنوب غربی دانشگاه تگزاس و همکارانشان در مغز انسان شناسایی شدند. برای درک بهتر این سلول‌ها، ردی و تیمش فعالیت هیپوکامپ بیماران مبتلا به صرع را که الکترودهایی در مغز آنها کاشته شده بود، بررسی کردند تا درمان احتمالی برای بیماری‌شان را ارزیابی کنند. آزمودنی ها موافقت کردند که در دو آزمایش مختلف بعد از عمل جراحی خود شرکت کنند.
در طول جراحی، الکترودها از طریق سوراخ‌های کوچکی به طول دو میلی‌متر در جمجمه وارد می‌شوند. سلف می‌گوید: این سوراخ‌ها تا زمانی که بیماران پس از جراحی بهبود یابند، بسته می‌شوند و تا دو هفته با الکترودها در یک واحد نظارت بر صرع یا EMU تحت نظارت قرار می‌گیرند. ما فعالیت عصبی هیپوکامپ را در زمانی که بیماران در حال انجام وظایف در EMU برای یک دوره حدود یک هفته پس از جراحی هستند، ثبت می کنیم.
در آزمایش اول، به شرکت کنندگان در مطالعه توالی 5 تا 7 عکس از افراد یا صحنه های مختلف به ترتیبی از پیش تعیین شده ارائه شد که چندین بار تکرار شد. یک تصویر داده شده، مثلاً از یک گل، به مدت 1.5 ثانیه نشان داده شد، پس از آن یک مکث نیم ثانیه و سپس تصویری دیگر - برای مثال یک سگ. در یک 20 درصد از فواصل تصویری تصادفی در طول جلسات، رژه تصاویر متوقف شد و شرکت‌کنندگان باید قبل از ادامه تصمیم می‌گرفتند که کدام یک از دو تصویر صحیح بعدی در دنباله است. محققان دریافتند که در طی 60 تکرار از کل دنباله، تمام نورون های حساس به زمان در فواصل زمانی مشخصی بین آزمون ها شلیک می کنند، بدون توجه به اینکه کدام تصویر نشان داده شده است.
آزمایش دوم از همان طرح پیروی کرد، با این تفاوت که، پس از اینکه دنباله برای تعداد ثابتی بارها تکرار شد، یک صفحه سیاه به مدت 10 ثانیه نشان داده شد - فاصله ای که قرار بود به عنوان یک حواس پرتی عمل کند. برای نیمی از شرکت‌کنندگان، این فواصل پس از هر پنج تکرار دنباله رخ می‌دهد (که منجر به شش شکاف در آزمایش می‌شود). برای بقیه شرکت‌کنندگان، آنها پس از هر دو تکرار دنباله (که منجر به 15 شکاف می‌شود) اتفاق افتاد. این توالی فقط 30 بار تکرار شد.
از شرکت کنندگان در آزمایش دوم در مورد ترتیب تصاویر در توالی سوال پرسیده شد، در حالی که فعالیت الکتریکی سلول‌های منفرد در مغز آنها ثبت شد. برخی از نورون‌ها در یک لحظه شلیک کردند که مربوط به یک تصویر خاص است. دیگران در لحظه ای دیگر این کار را برای تصویری متفاوت انجام دادند. سلول‌های زمانی مربوط به یک تصویر خاص همچنان در فاصله‌های 10 ثانیه‌ای که هیچ تصویری در آنها نشان داده نمی‌شود روشن هستند. به نظر می‌رسد که این شکاف‌ها به سوژه‌ها کمک می‌کند تا تصاویر بیشتر و ترتیب صحیح آنها را به خاطر بسپارند. در طول دوره های شکاف، حدود 27 درصد از مواقع سلول ها فعال می شدند.
برای پاسخ به این سوال که آیا اطلاعات زمانی در فعالیت نورون‌های هیپوکامپ وجود دارد یا خیر، محققان زیرمجموعه‌ای از نورون‌های سلول زمانی را تحریک کردند که در پاسخ به یک تصویر فعال شدند. فعالیت شلیک هر نورون به عنوان تابعی از زمان، هویت تصویر، و اینکه آیا دوره زمانی با یک تصویر مطابقت دارد یا دوره‌های فاصله بین محرک ISI- شکاف‌های 0.5 ثانیه‌ای بین عکس‌ها، مدل‌سازی شد.
محققان می‌توانند بر اساس فعالیت کل گروه نورون‌ها، لحظات مختلف زمان را رمزگشایی کنند – شواهدی که نشان می‌دهد مغز انسان دارای نورون‌های ردیابی زمان است. سلف می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم که جمعیت سلول‌های زمانی در هیپوکامپ نشان‌دهنده چندین مقیاس زمانی متفاوت و همپوشانی است. فعالیت این سلول‌ها در طول دوره آزمایشی وجود دارد و یک مهر زمانی برای یک رویداد ارائه می‌کند.» او توضیح می‌دهد که با این حال، این واقعیت که این سلول‌ها محتوای حافظه ما را نیز نشان می‌دهند ("چه" و هم "وقتی") همه چیز را پیچیده‌تر می‌کند. سلف می‌گوید: «ما به طور کامل درک نمی‌کنیم که حافظه چگونه رمزگذاری می‌شود، اما به نظر می‌رسد الگوی فعالیت در هیپوکامپ به طور همزمان هم زمان و هم محتوای تجربه را در اختیار ما قرار می‌دهد.»
خود اضافه می کند که این اطلاعات ممکن است با سیگنال هایی ترکیب شود که زمینه تجربه را نشان می دهد، اما تحقیقات بیشتری برای درک این مکانیسم مورد نیاز است. او می‌گوید: «کدگذاری اینکه دوست خود را در ابتدای یک رویداد دیدید بدون اینکه زمینه را نیز رمزگذاری کنید فایده‌ای ندارد - که این رویداد مستلزم «راه رفتن در سوپرمارکت» بود. "هدف تحقیقات آینده ما درک چگونگی ترکیب اطلاعات زمانی با اطلاعات زمینه ای برای ارائه ساختار زمانی به خاطرات ما است."
به نظر می‌رسد نتایج مشابه مطالعات قبلی روی موش‌ها است که نشان می‌دهد سلول‌های زمانی همان سلول‌های مفهومی هستند که به بازنمایی‌های متفاوتی از یک محرک پاسخ می‌دهند – که این سلول‌ها هم مفهوم و هم زمان را رمزگذاری می‌کنند. سلف می‌گوید: «سلول‌های زمانی در هیپوکامپ موش‌ها نیز سلول‌های مکانی هستند که وقتی موش در یک مکان خاص قرار می‌گیرد، پاسخ می‌دهند. "به نظر می رسد که سلول های هیپوکامپ چند بعدی هستند و می توانند جنبه های مختلف تجربیات ما را در الگوهای شلیک خود رمزگذاری کنند."
Stefan Leutgeb، رئیس بخش نوروبیولوژی در دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، اظهار داشت: این مقاله به یک سوال کلیدی در مورد سلول های زمان انسان پاسخ می دهد. «مطالعه فعلی چند سهم مهم دارد. اول، تأیید بیشتری را ارائه می‌کند که سلول‌های زمانی نه تنها در هیپوکامپ جوندگان رایج هستند، بلکه می‌توانند در نسبت‌های بالایی در هیپوکامپ انسان نیز مشاهده شوند.» در واقع، نسبت سلول‌های زمانی که در مطالعه حاضر در انسان شناسایی شد، در مقایسه با مطالعه قبلی بیشتر است.
محققین در این زمینه مشتاقانه منتظر ادامه کار هستند بردلی لگا، استادیار جراحی مغز و اعصاب در U.T. می گوید: «گام بعدی توسعه روش های غیرتهاجمی یا تهاجمی برای تعدیل فعالیت سلول های زمانی و مدار سلول های زمانی است. ساوث وسترن، نویسنده ارشد این مطالعه بود که اولین بار در سال گذشته حضور سلول های زمانی را در مغز انسان ثبت کرد. این ممکن است یک استراتژی تعدیل عصبی برای بازسازی یا تقویت حافظه ارائه کند. همچنین می‌توان فعالیت سلول‌های زمانی را برای تعیین اینکه چه اتفاقی می‌افتد با اعمال تکانه‌های الکتریکی در طول چنین رویه‌ای تحت نظارت قرار داد.
برخی از دانشمندان فکر می کنند این کار می تواند در یک روز به توسعه "پروتزهای حافظه" کمک کند - تکنیکی که به کامپیوتر اجازه می دهد تا با الکترودهایی که در مغز قرار داده شده است، خاطرات را وارد یا حذف کند. چنین اقدامی مسائل اخلاقی را در مورد دستکاری خاطرات به وجود می آورد، اما احتمالاً به تحقق نزدیک نیست.
های فن تک از شما دعوت می کند نظرات خود را در مورد این مقاله به اشتراک بگذارید