محققان در مطالعه جدیدی دریافتند طولانی‌تر ساختن یک الگوی مغزی مخصوص، حافظه فعال یا کوتاه مدت را در موشها ارتقا می‌بخشد.
این مطالعه که در نشریه Science منتشر شده‌است، حافظه فعال را مورد بررسی قرار میدهد. حافظه فعال، فعالسازی موقت سلولهای مغزی است که حین گشت و گذار در یک کوچه‌ی جدید صورت گرفته و در روز بعد، مسیر را به ما یادآوری می‌کند.
مطالعه جدید که تحت هدایت محققان دانشگاه علوم پزشکی نیویورک انجام شد، نشان میدهد سیگنالهایی که توسط سلولهای مغزی (نورونها) تولید شده و امواج تیز نامیده می‌شوند، زمانیکه حیوان در حال آشنایی با یک محیط جدید است، طولانی‌تر بوده و اطلاعات بیشتری را دریافت می‌کنند.
زمانیکه محققان بصورت مصنوعی زمان سیگنالهای دخیل در بازیابی حافظه‌ی بهترین مسیر در یک مارپیچ را دو برابر کردند، موشهایی که امواج طولانی داشتند، در مقایسه با دیگر موشها، مسیر همراه با پاداش شیرینی را ده تا پانزده درصد بیشتر شناسایی می‌کردند.
دکتر گیورگی بوشاکی، استاد دپارتمان علوم اعصاب و فیزیولوژی دانشگاه نیویورک می‌گوید: “مطالعه‌ی ما، اولین مطالعه در این حیطه است که تغییرات مصنوعی را در الگوهای تحریکی درونزاد نورونها در نواحی مغزی تحت عنوان هیپوکامپ ایجاد می‌کند که افزایش توانایی یادگیری را بدنبال دارد. پس از دهه‌ها مطالعه، نهایتا مغز پستانداران را به اندازه‌ای شناخته‌ایم که برخی از مکانیسمهای آن را در جهت هدایت ما در طراحی درمانهای جدید برای بیماری‌هایی که حافظه را تحت تاثیر قرار می‌دهند، تغییر دهیم.”
نتایج این مطالعه حول و حوش نورونها سیر می‌کند. این سلولها بمنظور انتقال سیگنالهای الکتریکی که حافظه را مدیریت می‌کنند، تحریک، یا تغییر سریع در تعادل میان بارهای مثبت و بارهای منفی، می‌شوند. در سالهای اخیر تیم بوشاکی به این کشف دست یافته‌است که مجموعه‌هایی از نورونها بصورت چرخه‌های ریتمیک و طی میلی ثانیه‌ها تحریک می‌شوند؛ و توالی‌هایی با ارتباط نزدیک که اطلاعات پیچیده را کدگذاری می‌کنند، ایجاد می‌کنند.
این الگوی مشاهده شده، که سلولهای هیپوکامپی در نواحی مختلف این مدار بصورت مختصر و با هم تحریک می‌شوند، “امواج تیز” را پدید می‌آورد. این الگوها بدلیل شکل آنها در الکتروانسفالوگرافی (EEG) بدین نام شناخته می‌شوند. EEG، روشی است که فعالیت مغز را توسط الکترودها ثبت می‌کند.
بوشاکی اذعان دارد این امواج، نشانگر “باز پخش” و ترکیب قطعات اطلاعات آموخته شده است؛ قسمتی از فرآیند جایگذاری اطلاعات در حافظه حیوان.
درونِ موج
در مطالعه کنونی، تیم مطالعاتی را طراحی کرد که مسیر درست برای دست یابی به آب شیرین، هر دفعه میان سمت راست و سمت چپ مارپیچ تغییر می‌کرد. بمنظور دست یابی به پاداش، موشها باید از حافظه فعال خود استفاده می‌کردند؛ بطوریکه مسیری را که در آزمایش پیشین طی کرده بودند، به خاطر آورده و مسیر مخالف آن را دفعه بعدی انتخاب می‌کردند.
مطالعات در سالهای اخیر نشان داده است “سلولهای مکان” هیپوکامپ، هر اتاق یا سمت مارپیچ را که وارد آن می‌شود، کدگذاری می‌کنند و دوباره به هنگام ورود به آنجا یا برنامه ریزی برای ورود، فعال می‌شوند. مولفان این مطالعه، فعالیت سلولهای مکان را زمانیکه موش تمرین حافظه انجام می‌داد و مسیری را بخاطر می‌آورد بصورت توالی‌های تحریکی در امواج تیز، ثبت کردند.
محققان بمنظور دو برابر کردن زمان این امواج بصورت مصنوعی، سلولهای هیپوکامپی را در جهت بیان کانالهای حساس به نور، بیان کردند. تابش نور از طریق فیبرهای شیشه‌ای کوچک باعث فعالسازی نورونها و اضافه شدن نورونها بیشتر به توالی طبیعی در حال وقوع گردید؛ این روند باعث کدگذاری جزئیات بیشتر از مارپیچ گردید.
نکته مهمتر اینکه این مطالعه همچنین دریافت امواج طولانی‌تر، نورونهای آهسته-تحریک پذیر را قادر می‌ساخت تا در مدارهای مذکور شرکت کنند. مطالعات پیشین مولفان نشان داده‌است این نورونهای آهسته در زمان یادگیری موارد جدید، ویژگی‌های خود را بهتر تغییر می‌دهند (منعطف‌تر هستند).
