نظایر نورونی یادگیری در آپلیزیا

برای بررسی چگونگی تغییر سیناپس‌ها در یادگیری، تصمیم گرفته شد الگوهای محرک حسی پاولف، شامل خوگیری، حساس‌شدگی، و شرطی‌سازی کلاسیک، در یاخته‌های عصبی آپلیزیا شبیه‌سازی شوند. هدف، تعیین این بود که آیا این الگوها اشکال متفاوتی از شکل‌پذیری سیناپسی (synaptic plasticity) را ایجاد می‌کنند.

در خوگیری، حیوان با قرارگرفتن مکرر در معرض محرک ضعیف یا خنثی می‌آموزد آن را کم‌اهمیت بداند. در حساس‌شدگی، محرک قوی یا همراهی محرک ضعیف با محرک قوی، حیوان را به تشخیص خطر و تقویت واکنش دفاعی وا می‌دارد. در شرطی‌سازی کلاسیک، محرک خنثی با محرک خطرناک همراه می‌شود، و حیوان می‌آموزد به محرک خنثی مانند نشانه‌ی خطر واکنش نشان دهد.

برای شبیه‌سازی این الگوها در آپلیزیا، دستگاه عصبی از بدن جانور جدا شد و یک گره عصبی با حدود ۲۰۰۰ یاخته‌ی عصبی انتخاب گردید. در این گره، یک یاخته‌ی عصبی هدف برای بررسی تغییرات سیناپسی ناشی از یادگیری استفاده شد. تکانه‌های الکتریکی به گروهی از آکسون‌های خاص، که از نورون‌های حسی سطح بدن آپلیزیا به یاخته‌ی هدف می‌رسیدند، اعمال شدند.

برای شبیه‌سازی خوگیری، تکانه‌های الکتریکی ضعیف چندین‌بار پیاپی به عصب‌راهه وارد شدند. برای حساس‌شدگی، عصب‌راهه‌ی دیگری یک یا دو بار به‌شدت تحریک شد تا تأثیر آن بر واکنش یاخته‌ی هدف به تحریک ضعیف بررسی شود. برای شرطی‌سازی کلاسیک، محرک قوی عصب‌راهه‌ی دوم با محرک ضعیف عصب‌راهه‌ی نخست همراه شد، به‌گونه‌ای که محرک قوی بلافاصله پس از محرک ضعیف وارد می‌شد. این روش مشخص کرد که آیا این سه الگوی تحریک ارتباط سیناپسی با یاخته‌ی هدف را تغییر می‌دهند و چگونه.

تغییرات قدرت سیناپسی در واکنش به این الگوها، الگوهای زیست‌شناختی تغییرات سیناپسی شبکه‌ی عصبی آپلیزیا را که از سه شکل یادگیری ناشی می‌شدند، نشان می‌دادند. هدف، پاسخ به این پرسش بود که سیناپس‌ها چگونه از طریق الگوهای محرک الکتریکی کنترل‌شده تغییر می‌کنند، به‌ویژه در شرطی‌سازی کلاسیک، جایی که محرک ضعیف از آمدن محرک قوی خبر می‌دهد.

آزمایش‌های رابرت دوتی در سال ۱۹۶۱ الهام‌بخش بودند. او محرک الکتریکی ضعیفی به قشر بینایی سگ اعمال کرد که فعالیت الکتریکی نورون‌ها را تحریک کرد، اما حرکتی ایجاد نکرد. سپس محرکی به قشر حرکتی وصل کرد که پنجه‌ی سگ را تکان داد. پس از همراه‌کردن این محرک‌ها، محرک ضعیف به‌تنهایی حرکت پنجه را ایجاد کرد. دوتی نشان داد که شرطی‌سازی کلاسیک به انگیزه وابسته نیست و تنها همراهی دو محرک کافی است.

این رویکرد فروکاست‌گرایانه به یادگیری، با تمرکز بر یک یاخته‌ی عصبی منفرد در گره عصبی آپلیزیا، امکان تحلیل دقیق تغییرات سیناپسی را فراهم کرد. فرضیه این بود که اشکال اساسی تغییرات شکلی شرطی‌شده (plastic changes) جزو صفات ذاتی نورون‌های دستگاه عصبی، چه ساده و چه پیچیده، هستند. این سازوکارها، که احتمالاً در تکامل حفظ شده‌اند، در جانوران ساده و حتی در تحریک مصنوعی یاخته‌های منفرد یافت می‌شوند.


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

🆔 @Chekide_ha