الدماغ أكثر مرونة مما كان يعتقد العلماء في السابق

يحتوي الدماغ البشري على منطقة خلايا عصبية مسؤولة عن ربط الإشارات الحسية بالأفعال والسلوك وإدراج هذا الارتباط على هيئة ذاكرة. هذه الخلايا التي تكوّن هذا الارتباط كانت في السابق تعتبر شديدة الثبات والاستقرار.

حاليا، كشفت نتائج دراسة أجرتها كلية الطب بجامعة هارفارد على الفئران أن الخلايا العصبية المسؤولة عن هذه المهمة قد تكون أقل ثباتا، وأكثر مرونة مما كان يعتقد في السابق.

تثير النتائج التي نشرت في مجلة Cell يوم 17 أغسطس / آب شكوكا حول الفكرة التقليدية التي تقول بأن تكوين الذاكرة ينطوى على ربط المعلومات في الدماغ بنمط ثابت لا يتغير. 

يقول الباحثون إن نتائجهم تشير إلى الليونة الدقيقة في الشبكات العصبونية التي تضمن دمج أسهل للمعلومات الجديدة. هذه الليونة تسمح للشبكات العصبونية بدمج التعلم الجديد بصورة أسهل وإلغاء الحاجة لتكوين روابط جديدة لفصل الخلايا العصبية في كل مرة. بالإضافة إلى ذلك, أكد الباحثون أنه وبمجرد أنه لم يعد هناك حاجة للذاكرة, يمكن للخلايا العصبية أن تعيد تعين اختصاصاتها لوظائف أخرى ذات أهمية.

 يقول كبير الباحثين في الدراسة الدكتور كريس هارفي, أستاذ مساعد علم الأعصاب بكلية طب جامعة هارفارد "تشير تجاربنا إلى أن الخلايا العصبية التي تربط الإشارات الحسية بالأفعال تتسم بمرونة واستقرار أقل بكثير مما كنا نعتقد بينما يُعتقد وجود مرونة أكبر بها وبالطبع تحتوي على كفاءة وفعالية عصبية عالية. نؤمن أن هذه المقايضة تضمن التوازن الدقيق بين القدرة على دمج المعلومات الجديدة مع الحفاظ على الذكريات القديمة".

شملت دراسة كلية طب جامعة هارفارد على تجارب أجريت على الفئران خلال ركضهم عدة مرات متكررة في متاهة افتراضية على مدى شهر كامل. أشار الباحثون أن الخلايا العصبية لم تستقر على نمط معين خلال تحليل صور نشاط الدماغ في منطقة الدماغ التي احتوت على اتخاذ قرار التجول والركض في المتاهة. بدلا من ذلك, ظلت مجموعة الخلايا العصبية التي تشكل ذاكرة الفئران في الركض داخل المتاهة متغيرة طوال مدة الدراسة. في الواقع, ظلت الخلايا العصبية تبدل الأدوار في أنماط الذاكرة أو تتركها إجمالا، فقط ليستعاض عنها بخلايا أخرى.

يقول هارفي "تميل الخلايا العصبية المنفردة أن تكون متأصلة حيث إنها ستفعل نفس الشيء لبضعة أيام, ومن ثم تتغير. وعلى مدى أسابيع بدأنا نرى التغيرات في النمط العام للخلايا العصبية. "

تعد هذه التجارب جزء من الجهود المستمرة لفريق البحث لكشف أسرار تشكيل الذاكرة وعلى وجه التحديد كيف يلتقط الدماغ الإشارات الخارجية والسلوك لأداء المهام المتكررة مثل التنقل في منطقة ما باستخدام معالم وإشارات محددة. تخيل شخص يقود السيارة في طريق مألوف بتجاه متجر البقالة المقابل لبنك وينعطف يمينا من زاوية المتجر دون أدني تفكير واعي منه.

لمحاكاة هذا الفعل، تم تدريب الفئران في الدراسة للركض في اتجاه معاكس في ممر افتراضي- متاهة يتحكم بها الكمبيوتر تعرض على شاشات كبيرة أمام ألة الركض- ثم تدريبهم على الانعطاف يمينا إذا ما أعطوا إشارة سوداء أو يسارا في حالة إشارة بيضاء. صوّر العلماء مئات الخلايا العصبية في جزء الدماغ المسؤول عن صنع القرارات المكانية أثناء ما كانت الفئران تعدو في المتاهة الافتراضية.

بمجرد ما يتم تكوين ورسوخ روابط التنقل والركض داخل أدمغة الفئران على مدى بضعة أسابيع, توقع الباحثون أن نشاط الخلايا العصبية سيظل كما هو من يوم لآخر. ولكن خلال الركض في المتاهة على مدى 24 ساعة كان هذا هو الحال. أمكن تمييز الخلايا العصبية التي تنشط استجابة للاشارات البيضاء عن هذه التي تنشط استجابة للاشارات السوداء.

ومع ذلك، لاحظ العلماء على مدى عدة أسابيع أن الخط بين الإشارات في الخلايا المنفردة أصبح غير واضح, وبدأ نمط الذاكرة يتباعد بين الخلايا. الخلايا العصبية التي كانت مرتبطة بالإشارات السوداء بدأت تفقد اختصاصتها وتستبدل بأخرى, أو حتى أصبحت ترتبط مع الإشارات البيضاء وهو ما آثار إندهاش الباحثين.

تقول لورا دريسكول أحد الباحثين الرئيسيين بالدراسة وطالبة الدراسات العليا بقسم علم الأعصاب "كنا على يقين أن الخلايا العصبية ستقوم بفعل الشيء ذاته كل يوم, فقد قمنا بتصميم الدراسة متوقعين استخدام النمط الثابت كخط أساسي. وبعد أن أدركنا أن الخلايا العصبية تغير من أدوارها, كان علينا أن نعيد التفكير في أجزاء من الدراسة".

 أجرى الباحثون اختبارا حول كيف تتغير الأنماط عند إضافة أشكال كإشارات ثالثة عندما تتجول الفئران في المتاهة. وبعد إعادة تعيين بعض المهام للخلايا العصبية المنفردة بعد أن تعلمت الفئران الإشارة الجديدة، وجد الباحثون تغير ضئيل على نمط النشاط الإجمالي. تؤيد هذه النتيجة فكرة أن الشبكات العصبونية التي تخزن الذكريات تبقى مرنة من أجل دمج التعلم الجديد كما يقول الباحثون. 

يفترض الباحثون أن ثبات الخلايا العصبية قد يختلف في المناطق المتنوعة من الدماغ، على الارجح اعتمادا على عدد المرات التي تحتاج فيها المهارة أو الذاكرة التي يتم تشفيرها إلى التعديل. في مهمة مثل التجول، والتي تتطلب في كثير من الأحيان من الدماغ دمج معلومات جديدة، سيكون من المنطقي أن الخلايا العصبية تظل مرنة. ومع ذلك، كثير من الاستجابات الجسدية الفطرية مثل رمش العين ربما ترتبط مع قليل من التغيرات العصبية بمرور الوقت.

تقول دريسكول تقدم لنا هذه النتائج لمحة هائلة مبكرة عن تعقيدات تكوين الذاكرة. ولتوضيح الصورة الكبيرة لتكوين وتخزين الذاكرة في مناطق الدماغ، يقول الباحثون إنهم يأملون في دراسة مناطق أخرى من الدماغ تشتمل على أنواع مختلفة من اتخاذ القرار وتكوين الذكريات.

يقول هارفي "آمل أن يلهم هذا البحث الناس للتفكر في الذاكرة كشيء غير ثابت. الذكريات نشطة ومتصلة بشكل متكامل بعملية التعلم". 

مترجم - جميع الحقوق محفوظة مدونة وعلَّم