کاوش در هیپوکامپوس: کشف ویژگی‌های یاخته‌های هرمی

کشفیات برندا میلنر نشان داد که ناحیه‌های معینی از مغز برای اشکال خاصی از حافظه‌ی ضروری‌اند (essential). او دریافت که هیپوکامپوس (hippocampus) برای ایجاد حافظه‌ی درازمدت جدید لازم است. این یافته‌ها پرسش‌هایی درباره‌ی چگونگی ذخیره‌سازی خاطرات در دستگاه عصبی به‌وجود آورد. برای پاسخ به این پرسش‌ها، تصمیم گرفته شد که تحقیقات بر هیپوکامپوس متمرکز شود، با این سؤال که آیا یاخته‌های عصبی دخیل در ذخیره‌سازی خاطرات ویژگی‌های قابل‌شناختی دارند؟

نخستین گام این بود که بررسی شود آیا یاخته‌های عصبی هیپوکامپوس، که احتمالاً برای ذخیره‌سازی حافظه‌ی اساسی‌اند (fundamental)، با نورون‌های حرکتی نخاع، که بیش از دیگر نورون‌ها در پستانداران مطالعه شده‌اند، از نظر زیست‌شناختی متفاوت‌اند؟ شاید ویژگی‌های یاخته‌های هیپوکامپوس (pyramidal cells) نکاتی درباره‌ی چگونگی ثبت خاطرات روشن سازد. برای این تحقیقات، از فناوری پیشرفته‌ای استفاده شد که کارل فرانک و جان اکلس برای ثبت فعالیت نورون‌های حرکتی نخاع گربه‌ها با الکترودهای ذره‌بینی به‌کار برده بودند.

در آزمایشگاه، با همکاری آلدن اسپنسر، مغز گربه‌ای از طریق جراحی باز شد تا هیپوکامپوس در معرض دید قرار گیرد. الکترودها در هیپوکامپوس کار گذاشته شدند و علائم الکتریکی با دستگاه نوسان‌نما ثبت شدند. این دستگاه به بلندگو متصل بود تا علائم الکتریکی نه‌تنها دیده، بلکه شنیده شوند. هدف، دریافت علائم از یاخته‌های هرمی، مهم‌ترین نوع یاخته‌های عصبی هیپوکامپوس، بود که اطلاعات ورودی را پردازش کرده و به نقاط بعدی می‌فرستند. دوربین عکاسی نیز برای ثبت تصاویر صفحه‌ی نمایش نصب شد [تصویر ۹-۳].

ناگهان صدای تق‌تق پتانسیل عمل (action potential) شنیده شد. الکترودها به یاخته‌ی هرمی نفوذ کرده بودند، زیرا آکسون‌های این نورون‌ها در عصب‌راهه‌های فورنیکی (fornix)، که از هیپوکامپوس عبور می‌کند، به‌هم می‌پیوندند. با تحریک آکسون‌های خروجی هیپوکامپوس، پتانسیل عمل خوش‌صدا و آشکاری تولید شد. همچنین، یاخته‌های هرمی که اطلاعات را به هیپوکامپوس منتقل می‌کردند، تحریک شدند. در عرض ده دقیقه، مقدار قابل‌توجهی اطلاعات ثبت شد، و دوربین تمام پتانسیل‌های عمل را ضبط کرد.

برای نخستین بار در جهان، پیام‌های درون‌سلولی ناحیه‌ی مهم مغز برای ذخیره‌سازی خاطرات ثبت شدند. این موفقیت فراتر از انتظارات بود و اطلاعات به‌دست‌آمده از نورون‌های حرکتی نخاع متمایز بودند. آزمایش‌ها دشوار بودند و برخی بیش از ۲۴ ساعت طول می‌کشیدند، اما فناوری‌ها بهبود یافتند و ثبت‌های عالی یک یا دو بار در هفته انجام شد.

با روش‌های زیست‌شناسی یاخته‌ای، کشف شد که یاخته‌های خاصی از هیپوکامپوس به‌طور خودانگیخته، حتی بدون دریافت دستور از یاخته‌های حسی، پیام تولید می‌کنند. مهم‌تر، یاخته‌های هرمی در بیش از یک نقطه پتانسیل عمل تولید می‌کردند. برخلاف یاخته‌های حرکتی، که پتانسیل عمل تنها در قاعده‌ی آکسون تولید می‌شود، در هیپوکامپوس پتانسیل عمل در دندریت‌های یاخته‌های هرمی نیز ایجاد می‌شد، در پاسخ به تحریک عصب‌راهه‌ی پر فورنت (perforant pathway) از قشر انتورینال.

این یافته مهم بود، زیرا اکثر عصب‌شناسان، از جمله دومینیک پورپورا و هری گروند فت، معتقد بودند دندریت‌ها تحریک نمی‌شوند و پتانسیل عمل تولید نمی‌کنند. ویلیفرد رال مدلی ریاضی ارائه کرده بود که فرض می‌کرد غشای دندریت‌ها غیرفعال است. اما پیام‌های درون‌یاخته‌ای ثبت‌شده، نخستین ادله در رد این نظر بودند و بعداً به‌عنوان قانون کلی کارکرد نورون‌ها به‌رسمیت شناخته شدند.

این اکتشافات با استقبال همکاران در انستیتوی ملی بهداشت روبه‌رو شد. جان اکلس، برجسته‌ترین دانشمند فیزیولوژی یاخته‌ای مغز پستانداران، از این کار قدردانی کرد. اما دریافت شد که ویژگی‌های نورون‌های هیپوکامپوس تفاوت چندانی با نورون‌های حرکتی نخاع ندارند تا ذخیره‌سازی خاطرات را توجیه کنند. سازوکارهای حافظه باید در ارتباطات نورون‌ها با دیگر یاخته‌های مدار نورونی جست‌وجو می‌شد.


📓 در جست‌وجوی حافظه: پیدایش دانش نوین ذهن
✍ اریک کندل
®️ سلامت رنجبر

🆔 @Chekide_ha