دانشمندان علوم اعصاب UCLA دوشنبه‌ی هفته‌ی گذشته، ۱۴ می، خبر انتقال حافظه از جانوری به جانور دیگر از طریق تزریق RNA را منتشر کردند. نتیجه‌ای تکان‌دهنده که هر آن‌چه را در مورد محل و چگونگی ذخیره‌ی حافظه در مغز می‌پنداریم، به چالش می‌کشد. این یافته‌ی آزمایشگاه David Glanzman بر پتانسیل استفاده از درمان‌های جدید مبتنی بر RNA جهت بازیابی خاطرات در آینده اشاره دارد. چیزی که اگر صحت داشته باشد، حوزه‌ی حافظه و یادگیری را دگرگون خواهد کرد. مطالعه‌ی مذکور در eNeuro، ژورنال آنلاین مجمع علوم اعصاب، منتشر گشت.
بسیار حیرت انگیز است؛ در واقع، ما برای اولین بار روی الفبای اساسی ذخیره‌ی اطلاعات در مغز کار می‌کنیم.
دکتر Todd Sacktor، نورولوژیست و محقق حوزه‌ی حافظه از مرکز پزشکی SUNY Downstate در بروکلین، نیویورک، که در مطالعه شرکت نداشته است.
انتظار می‌رود اکثر دانشمندان بسیار محتاطانه به موضوع نگاه کنند. این کار بر روی حلزون‌ها انجام شده است؛ جانورانی که به عنوان مدل قدرتمند زنده در علوم اعصاب شناخته شده‌اند. با این حال، مغز ساده‌شان تا حد زیادی متفاوت از مغز انسان کار می‌کند. آزمایش‌ها باید در جانورانی با مغز پیچیده‌تر تکرار شوند. نتایج این مطالعه در میان انبوهی از شواهد قرار گرفته است که اذعان دارند اطلاعات در نتیجه‌ی تغییر در ارتباطات نورونی یا سیناپس‌ها ذخیره می‌شوند.
اگر درست باشد، دنیا را به هم می‌ریزد! اما فکر نمی‌کنم صحت داشته باشد.
Tomás Ryan، دانشیار کالج Dublin که آزمایشگاهش در جستجوی آثار فیزیکی حافظه است.
Glanzman می‌داند نظریه‌اش به سادگی از پس جبهه‌ی عظیم مقابلش که اعتقاد بر سیناپس دارند، برنخواهد آمد:
بدبینی و شکاکی بسیار از سوی سایرین در ارتباط با این مسئله طبیعی است. انتظار ندارم در جلسه‌ی بعدی مجمع علوم اعصاب، برای من رژه بروند. حتی همکاران خودم نیز مشکوک بودند؛ طوری که قانع کردن افراد آزمایشگاهم برای انجام آزمایش، بسیار زمان برد. آن‌ها فکر می‌کردند دیوانگی محض است.
آزمایش‌های Glanzman با سرمایه‌گذاری مؤسسات ملی سلامت و بنیاد ملی علوم اجرا شده است. در این آزمایش‌ها، شوک‌های الکتریکی خفیف بر حلزون دریایی Aplysia californica اعمال شد. حلزون‌هایی که تحت شوک قرار گرفته بودند، یاد گرفتند متعاقب لمس ضعیف، سیفون‌ها و شکاف آبششی ظریف خود را به صورت دفاعی به مدت تقریباً یک دقیقه عقب بکشند. سایر حلزون‌ها با لمس ضعیف این کار را برای مدت بسیار کوتاه‌تری انجام می‌دادند.
حلزون Aplysia californica؛ امتیاز تصویر: Genny Anderson
محققان به دنبال استخراج RNA از سیستم عصبی حلزون‌هایی که تحت شوک قرار گرفته بودند، این ماده را به حلزون‌های دیگر تزریق کردند. نقش اولیه‌ی RNA، پیام‌رسانی در داخل سلول بوده که طی این کار، دستورات ساخت پروتئین را از DNAحمل می‌کند. اما با تزریق RNA، حلزون‌های طبیعی پس از لمس خفیف، سیفون‌های خود را برای دوره‌ی زمانی طولانی‌تری پس کشیدند. حلزون‌های کنترل نیز در آزمایش در نظر گرفته شد. RNA از حلزون‌هایی که تحت شوک نبودند، به این حلزون‌ها تزریق گشت. نتیجه آن که حلزون‌های کنترل، سیفون‌های خود را برای چنین مدتی پس نمی‌کشیدند. به گفته‌ی Glanzman، درست مثل این که حافظه منتقل شده باشد.
گروه Glanzman فراتر رفته و نشان داد در ارتباط با حلزون‌های تحت شوک و هم حلزون‌های تزریقی با RNA حلزون‌های تحت شوک، نورن‌های حسی Aplysia در ظروف پتری بسیار تحریک‌پذیرترند. تزریق RNA حلزون‌هایی که شوک را تجربه نکرده بودند، چنین تحریک‌پذیری بالایی ایجاد نمی‌کرد.
امتیاز تصویر: Bédécarrats et al از eNeuro
به گفته‌ی Glanzman، این یافته‌ها مبنی بر آنند که شاید اطلاعات در هسته‌ی نورون‌ها ذخیره می‌شود؛ جایی که RNA ساخته شده و می‌تواند با اثر بر DNA، ژن‌ها را خاموش یا روشن کند. به اعتقاد او، فرآیند ذخیره‌ی اطلاعات شامل تغییرات اپی‌ژنتیکی است که با واسطه‌ی RNA انجام می‌پذیرد. منظور از تغییرات اپی‌ژنتیکی، تغییر در فعالیت ژن‌ها و نه در توالی DNA سازند‌ی آن‌هاست.
این دیدگاه اندیشه‌ای را که سال‌ها در اذهان جا گرفته، به چالش می‌کشد؛ این که اطلاعات با تقویت سیناپسی ذخیره می‌شوند. در واقع، Glanzman عقیده دارد تغییرات سیناپسی که حین تشکیل حافظه ایجاد می‌شوند، جریانی است که در نتیجه‌ی اطلاعات حمل‌شده توسط RNA رخ می‌دهد.
قطعاً نظریه‌ای رادیکالی است و حوزه‌ی علوم اعصاب را به چالش می‌کشد.
Li-Huei Tsai، دانشمند علوم اعصاب و سرپرست مؤسسه‌ی یادگیری و حافظه Picower در مرکز تکنولوژی ماساچوست
Tsai که اخیراً مروری سیستماتیک در مورد تشکیل حافظه انجام داده، مطالعه‌ی Glanzman را جالب و برانگیزنده عنوان کرده است. به گفته‌ی او، تعدادی از مطالعات این عقیده را که مکانیسم‌های اپی‌ژنتیک در تشکیل حافظه نقش دارند، حمایت می‌کنند. به نظر می‌رسد فرآیندی پیچیده و چندجانبه در کار باشد. اما او به شدت با نظر Glanzman مبنی بر این که تقویت سیناپسی در ذخیره‌ی اطلاعات نقش ندارد، مخالف بود.
Ryan از کالج Trinity نیز هم‌چون Glanzman در جبهه‌ی اقلیت دانشمندان علوم اعصابی قرار دارد که نظریه‌ی ذخیره‌ی حافظه در ارتباطات سیناپسی را مورد سؤال قرار می‌دهند. برخی این دانشمندان را “شورشی” می‌نامند. Ryan در سال ۲۰۱۵، نویسنده‌ی ارشد مقاله‌ای علمی در همکاری با Susumu Tonegawa، برنده‌ی جایزه‌ی نوبل از MIT، بود. مقاله‌ی مذکور نشان می‌داد حتی پس از بلوک تقویت سیناپسی، اطلاعات قابل بازیابی می‌باشند. Ryan بر این عقیده است که اطلاعات از طریق تجمع نورون‌ها درکنار یک‌دیگر با ارتباطات سیناپسی جدید ذخیره می‌شوند؛ نه تقویت ارتباطات سیناپسی موجود.
Ryan، Glanzman را می‌شناسد؛ به کارش اعتماد داشته و به اطلاعات موجود در مقاله‌ی جدیدش باور دارد. اما فکر نمی‌کند رفتار حلزون‌ها یا سلول‌ها، انتقال اطلاعات توسط RNA را ثابت کنند. او اذعان داشت نمی‌تواند درک کند چگونه RNA که در مقیاس زمانی چند دقیقه تا چند ساعت کار می‌کند، می‌تواند بازیابی اطلاعات در لحظه را موجب شود؛ یا چگونه RNA بخش‌های بی‌شمار مغز هم‌چون سیستم‌های بینایی و شنوایی را که در اطلاعات پیچیده‌تری نقش دارند، به هم مرتبط می‌کند.
اما Glanzman ادعا دارد قانع شده RNA نقشی ایفا می‌کند که سیناپس را تحت‌الشعاع قرار می‌دهد. آزمایشگاه او در سال ۲۰۱۴ توانست اطلاعات مربوط به شوک‌ها را که در حلزون‌ها از بین رفته بود، در پی پروسه‌های آزمایشی بازیابی کند؛ بر خلاف الگوهای سیناپسی که به شیوه‌های تصادفی با اطلاعات بازیابی‌شده از بین رفته بودند. این یافته مبتنی بر آن است که اطلاعات در سیناپس‌ها ذخیره نشده بودند. آزمایشگاه Glanzman و سایرین همچنین نشان داده‌اند با جلوگیری از تغییرات اپی‌ژنتیک، حتی در صورت عدم تغییر تشکیل سیناپس‌ها یا تقویت سیناپسی، می‌توان از تشکیل حافظه‌ی بلند‌مدت ممانعت کرد.
سیناپس می‌تواند بیاید و برود؛ اما حافظه هم‌چنان آنجاست. سیناپس صرفاً انعکاس دانش موجود در هسته است.
Glanzman بیش از سه دهه در زمینه‌ی حافظه مطالعه کرده است. او در پروژه‌ی فوق‌دکترای خود با Eric Kandel همکاری داشته؛ دانشمند علوم اعصابی که به خاطر تحقیقاتش روی Aplysia جهت کاوش در مورد نقش سیناپس در حافظه، برنده‌ی جایزه‌ی نوبل در سال ۲۰۰۰ شد. Glanzman به گفته‌ی خود، در اکثر مدت اشتغال به حرفه‌‌اش باور داشته که تغییر سیناپسی کلید ذخیره‌ی حافظه است. اما سری یافته‌هایی از آزمایشگاه‌های دیگر و همچنین آزمایشگاه خودش در سال‌های اخیر، او را بر آن داشته به عقیده‌ی تعصب‌آمیزی که در مورد سیناپس وجود دارد، شک کرده و آن را مورد سؤال قرار دهد.
David Glanzman با حلزون دریایی در دستش. امتیاز تصویر: Christelle Snow
شکی که نسبت به مطالعه‌ی Glanzman وجود دارد، تا حدی به پروژه‌ای مرعوب در تاریخ علم برمی‌گردد. پروژه‌ای که طی آن James V. McConnell، روان‌شناس مطرود، سال‌ها در دانشگاه میشیگان تلاش کرد ثابت کند چیزی بیرون از مغز، می‌تواند اطلاعات را منتقل کند؛ فاکتوری که او “RNA حافظه” می‌نامید. McConnell در دهه‌ی ۵۰ و ۶۰، کرم‌های پهنی تربیت کرد و سپس بدن کرم‌های تریبت‌شده را به کرم‌های تربیت نشده خورانید. در ادامه، کرم‌های تربیت نشده رفتار کرم‌هایی را که خورده بودند، از خود نشان دادند. یافته‌ای که نشان می‌داد حافظه تا حدودی طی این فرآیند منتقل شده بود. او همچنین نشان داد کرم‌های تربیت‌شده‌ای که سرشان جدا شده بود، پس از رشد سرهای جدید قادر به یادآوری اطلاعات بودند.
علی‌رغم تکرار پروژه توسط سایر آزمایشگاه‌ها، کار McConnell بسیار مورد تمسخر قرار گرفت و اغلب به عنوان درس عبرتی از آن یاد می‌شود که آزمایشگاه‌های دیگر، اکثراً ضمن عدم مؤفقیت پول و زمان بسیاری صرف تکرار آن کردند. (McConnell در سال ۱۹۹۰ از دنیا رفت؛ ۵ سال پس از آن که مورد هدف Unabomber Theodore Kaczynski، تروریست معروف، قرار گرفت.)
اخیراً Michael Levin، زیست‌شناس تکاملی از Tufts، آزمایش‌های McConnell را در شرایط کنترل‌شده‌تری بر کرم‌های بی‌سر تکرار کرده است. او عقیده دارد احتمالاٌ McConnell راست می‌گفته است. به گفته‌ی Glanzman، یکی از دانشجویان McConnell به نام Al Jacobson، به طور اتفاقی همزمان با دانشیاری از UCLA، انتقال اطلاعات میان کرم‌های پهن را از طریق تزریق RNA نشان داده است. کار او در سال ۱۹۶۶ در Nature منتشر شد؛ اما احتمالاً به دلیل شک‌هایی که راجع به یافته‌هایش وجود داشت، هرگز امتیازی برای مطالعه‌اش نگرفت. اگرچه همان آزمایش چندی بعد مجدداً بر روی رَت‌ها انجام گرفت.
Glanzman در دوران دانشجویی خود در رشته‌ی روان‌شناسی در دانشگاه Indiana ، با کار McConnell و ژورنال مضحکش تحت عنوان “Worm Runner’s Digest” آشنا شده بود؛ اما هرگز نتایجش را جدی نگرفت. حال، با این که هنوز قانع نشده McConnell در مورد انتقال اطلاعات و حافظه راست می‌گفته، فکر می‌کند هم McConnel و هم Jacobson چیزی می‌دانسته‌اند.
کار در زمینه‌ی حافظه برای کسانی که طالب موقعیت اجتماعی هستند، می‌تواند دشوار باشد. به عنوان مثال، Sacktor علی‌رغم بدبینی، طرد شدن و تمسخر دانشمندان، بیش از ۲۵ سال در جستجوی مولکولی به نام PKMzeta بوده است. به باور او، این مولکول در تشکیل حافظه‌ی بلند مدت نقشی ضروری داشته و احتمالاً با مکانیسم‌های RNA که Glanzman کشف کرده، مرتبط می‌باشد.
شرط‌بندی‌ها در این زمینه گران‌قیمت می‌باشند؛ چرا که حافظه کلید خودآگاهی بوده و بسیاری از دانشمندان احساس می‌کنند درک چگونگی عملکرد آن چیزی است که تاکنون باید صورت می‌گرفت. به عقیده‌ی Sacktor:
این آخرین بازمانده‌ی سؤالات قرن بیستم در زیست‌شناسی است. برخی جنبه‌ها درک آن را برای دانشمندان علوم اعصاب دشوار کرده‌اند.
شاید بخشی از این دشواری مربوط به تمرکز بیش از حدی است که دانشمندان بر تقویت سیناپسی کرده‌اند. به بیان Ryan، برخی از ۱۲ هزار مقاله‌ای که در مورد تقویت سیناپسی منتشر شده‌اند، توضیح خوبی برای چگونگی ذخیره‌ی حافظه ارائه نداده‌اند. او Glanzman را برای باز کردن راهی جدید جهت مطالعه، هر چند رادیکالی، تحسین می‌کند:
واقعیت آن است که دانسته‌های ما در مورد حافظه بسیار ناچیز است. من راجع به هر دیدگاه و نظر جدیدی هیجان‌زده‌ام.
