مغز انسان از شبکهای شلوغ شروع میکند و با حذف اتصالات حافظه را بهینه میسازد
پژوهشی جدید نشان میدهد که مغز انسان ممکن است برخلاف تصور رایج حافظه را نه با افزودن ارتباطات عصبی بلکه با حذف تدریجی آنها شکل دهد.
به گزارش ساینس دیلی، این مطالعه که توسط تیمی از پژوهشگران به سرپرستی مگدالنا والْتس، استاد علوم زیستی و پیتر یوناس در موسسه علوم و فناوری اتریش (ISTA) انجام شده و در مجله Nature Communications منتشر شده است بر بررسی نحوه تحول شبکه عصبی هیپوکامپ پس از تولد تمرکز دارد؛ بخشی از مغز که نقش کلیدی در شکلگیری حافظه و جهتیابی فضایی دارد.
مغز؛ لوح سفید یا لوح پر؟
پژوهشگران در آغاز به یک پرسش بنیادی در علوم اعصاب اشاره میکنند: آیا مغز انسان مانند یک لوح سفید (Tabula Rasa) از ابتدا خالی است و تجربهها آن را شکل میدهند یا مانند لوحی پر (Tabula Plena) از ابتدا دارای ساختاری غنی است که به مرور تنظیم میشود؟
این بحث در واقع بازتابی از تعامل میان ژنتیک (بهعنوان چارچوب اولیه) و تجربههای محیطی (بهعنوان عامل شکلدهنده نهایی) است.
تمرکز بر هیپوکامپ و شبکه CA۳
تیم تحقیقاتی ISTA این پرسش را در یکی از مهمترین مدارهای هیپوکامپ بررسی کرد: شبکه نورونهای هرمی ناحیه CA۳ که نقش مهمی در ذخیره و بازیابی حافظه دارد.
برای بررسی این شبکه پژوهشگران مغز موشها را در سه مرحله رشد روزهای ابتدایی پس از تولد (۷ تا ۸ روزگی)، دوره نوجوانی (۱۸ تا ۲۵ روزگی) و بزرگسالی (۴۵ تا ۵۰ روزگی) مطالعه کردند.
آنها با استفاده از روش پچ کلمپ (Patch Clamp) سیگنالهای الکتریکی بسیار ظریف در نورونها را اندازهگیری کردند و همچنین با کمک میکروسکوپ پیشرفته و ابزارهای لیزری، فعالیت سلولی و ارتباطات عصبی را با دقت بالا بررسی کردند.
مغز در ابتدا بیشمتصل است
نتایج نشان داد که شبکه CA۳ در مراحل اولیه رشد بسیار متراکم و تقریبا شلوغ از اتصالات عصبی است؛ بهگونهای که ارتباطات گسترده و تا حدی تصادفی به نظر میرسند اما با رشد موجود زنده این شبکه به تدریج سادهتر و سازمانیافتهتر میشود. تعداد زیادی از اتصالات اولیه حذف شده و ساختاری کارآمدتر شکل میگیرد.
پیتر یوناس در توضیح این یافته گفت: این نتیجه غیرمنتظره بود. معمولا انتظار داریم شبکه عصبی در طول رشد پیچیدهتر شود اما ما برعکس آن را دیدیم. شبکه ابتدا پر از اتصال است و سپس با یک فرایند هرس (pruning) بهینه میشود.
چرا مغز ابتدا زیاد میسازد؟
پژوهشگران هنوز در حال بررسی دلیل این پدیده هستند اما فرضیه اصلی این است که وجود یک شبکه اولیه بسیار متراکم به نورونها اجازه میدهد در مراحل اولیه رشد سریعتر و موثرتر با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
هیپوکامپ فقط اطلاعات حسی جداگانه مانند صدا، تصویر یا بو را ذخیره نمیکند بلکه آنها را در قالب تجربههای یکپارچه ترکیب میکند؛ کاری پیچیده که نیازمند هماهنگی گسترده بین نورونهاست.
به گفته یوناس: یک شبکه اولیه بسیار متصل و سپس حذف انتخابی اتصالات، ممکن است دقیقا همان چیزی باشد که امکان چنین یکپارچهسازی پیچیدهای را فراهم میکند.
این یافتهها نشان میدهد که مغز انسان احتمالا نه با یک ساختار خالی، بلکه با شبکهای غنی و بیشاتصال آغاز میکند؛ شبکهای که طی رشد با حذف اتصالات غیرضروری به شکل بهینه و کارآمد درمیآید.
به این ترتیب به جای اینکه مغز صرفا پر شود در واقع ابتدا بیش از حد ساخته میشود و سپس با فرایند هرس عصبی به ساختاری دقیقتر برای ذخیره و پردازش حافظه تبدیل میشود.
انتهای پیام/
