زیست‌شناسی حافظه‌ی آشکار و نقش هیپوکامپوس

تحقیقات ما روی حافظه‌ی پنهان (ضمنی) نشان داد که یادگیری ساده، مانند خوگیری، حساس‌سازی، و شرطی‌سازی کلاسیک، مستقیماً روی مدار عصبی مسئول رفتار تأثیر می‌گذارد و قدرت ارتباطات سیناپسی را تغییر می‌دهد. این یافته‌ها اطلاعات اولیه‌ای درباره‌ی حافظه‌ی پنهان فراهم کردند، که به‌صورت ناآگاهانه مهارت‌های ادراکی و حرکتی را کنترل می‌کند. اما حافظه‌ی آشکار، که مسئول ضبط آگاهانه‌ی اطلاعات درباره‌ی انسان‌ها، اشیا، و مکان‌هاست، پیچیده‌تر است و به مدارهای عصبی هیپوکامپوس و قطعه‌ی گیجگاهی میانی وابسته است.

ما دریافتیم که حافظه‌ی آشکار فرایندی خلاق است. مغز تنها هسته‌ی مرکزی خاطره را ذخیره می‌کند و در فراخوانی، این هسته با کمبودها، اضافات، و تحریفاتی بازسازی می‌شود. برای بررسی زیست‌شناسی حافظه‌ی آشکار، پرسیدیم آیا قوانین مولکولی مشاهده‌شده در مدار ساده‌ی آپلیزیا (Aplysia) در مدارهای پیچیده‌ی مغز پستانداران نیز معتبرند؟ در سال ۱۹۸۹، سه پیشرفت کلیدی این تحقیق را ممکن ساخت. نخست، تشخیص نقش یاخته‌های هرمی هیپوکامپوس در ادراک فضایی جانور. دوم، کشف سازوکار توانمندسازی درازمدت (long-term potentiation) در هیپوکامپوس، که احتمالاً زیربنای حافظه‌ی آشکار است. سوم، توسعه‌ی روش‌های کارآمد برای تغییرات ژنتیکی موش‌ها، که امکان مطالعه‌ی مولکولی حافظه‌ی آشکار در هیپوکامپوس را فراهم کرد.

در سال ۱۹۷۱، تحقیقات نشان داد که نورون‌های هیپوکامپوس موش‌های صحرایی اطلاعات حسی را نه از طریق دستگاه‌های مجزای بینایی، شنوایی، یا بساوایی، بلکه از طریق مکان جانور پردازش می‌کنند. هیپوکامپوس نقشه‌ای شناختی (spatial map) از محیط بیرونی دارد، که اجزای آن اطلاعات مکانی را برای یاخته‌های هرمی، یا یاخته‌های مکانی (place cells)، فراهم می‌کنند. این یاخته‌ها زمانی فعال می‌شوند که جانور در مکان معینی باشد، و الگوی فعالیت آن‌ها با محدوده‌ی خاصی از مکان مرتبط است. آسیب به هیپوکامپوس توانایی جانور در یادگیری وظایف مبتنی بر داده‌های مکانی را مختل می‌کند، که نشان‌دهنده‌ی اهمیت نقشه‌ی فضایی برای آگاهی محیطی است.

در سال ۱۹۷۳، کشف شد که عصب‌راهه‌های منتهی به هیپوکامپوس خرگوش‌ها تحت تأثیر جریان کوتاهی از فعالیت عصبی تقویت می‌شوند. با واردکردن ردیفی از تحریکات الکتریکی (۱۰۰ تکانه در ثانیه) به عصب‌راهه‌ی هیپوکامپوس، ارتباطات سیناپسی برای چند ثانیه تا چند روز تقویت شدند. این فرایند، توانمندسازی درازمدت نامیده شد و در هر سه عصب‌راهه‌ی هیپوکامپوس رخ می‌دهد. این سازوکارها قدرت سیناپسی را در واکنش به الگوهای مختلف تحریک افزایش می‌دهند و با تسهیل درازمدت در آپلیزیا قابل‌مقایسه‌اند، اما برخلاف آپلیزیا، توانمندسازی درازمدت اغلب تنها با فعالیت هم‌سیناپسی ایجاد می‌شود.

در دهه‌ی ۱۹۸۰، روشی بهبود یافت که هیپوکامپوس موش صحرایی را ورقه‌ورقه کرده و در تشتک آزمایشگاهی نگه می‌داشت، که عملکرد آن برای چند ساعت حفظ می‌شد. کشف شد که گلوتامات، شایع‌ترین ناقل تحریکی در مغز مهره‌داران و بی‌مهره‌گان، روی دو گیرنده‌ی یون‌گرا در هیپوکامپوس عمل می‌کند: گیرنده‌ی AMPA (alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-proprionic acid) و گیرنده‌ی NMDA (N-methyl-D-aspartate). گیرنده‌ی AMPA انتقال سیناپسی معمولی را انجام می‌دهد، درحالی‌که گیرنده‌ی NMDA به تحریکات سریع واکنش نشان می‌دهد و برای توانمندسازی درازمدت ضروری است.

تحریک مکرر نورون پساسیناپسی توسط گیرنده‌ی AMPA باعث قطبش‌زدایی (depolarization) تا ۲۰-۳۰ میلی‌ولت می‌شود، که کانال‌های یونی گیرنده‌ی NMDA را باز می‌کند و کلسیم را به یاخته وارد می‌کند. یون‌های کلسیم، مانند آدنوزین مونوفسفات حلقوی (cyclic AMP)، به‌عنوان پیام‌رسان ثانویه عمل کرده و توانمندسازی درازمدت را فعال می‌کنند. کلسیم کینازی به نام کلسیم‌پروتئین‌کیناز وابسته به کالمودولین را فعال می‌کند، که قدرت سیناپسی را برای حدود یک ساعت افزایش می‌دهد. این کیناز با افزودن گیرنده‌های AMPA به غشای یاخته‌ی پساسیناپسی، ارتباطات سیناپسی را تقویت می‌کند.

گیرنده‌ی NMDA مانند دستگاه ردیاب هم‌زمان (coincidence detector) عمل می‌کند و تنها زمانی به کلسیم اجازه‌ی ورود می‌دهد که فعالیت پیشاسیناپسی و پساسیناپسی هم‌زمان رخ دهد. نورون پیشاسیناپسی باید گلوتامات ترشح کند و گیرنده‌ی AMPA در یاخته‌ی پساسیناپسی آن را دریافت کرده و قطبش‌زدایی کند تا گیرنده‌ی NMDA فعال شود. این مکانیسم از پیش‌بینی دی. او. هب در سال ۱۹۴۹ حمایت می‌کند، که معتقد بود یادگیری به دستگاهی عصبی نیاز دارد که فعالیت هم‌زمان را تشخیص دهد. کشف گیرنده‌ی NMDA و توانمندسازی درازمدت فرایندی یاخته‌ای و مولکولی را ارائه کرد که تداعی ذهنی را از نظریه به عمل تبدیل می‌کند.


📓 در جست‌وجوی حافظه
✍ اریک کندل
®️ سلامت رنجبر

🆔 @Chekide_ha