سازوکارهای مولکولی حافظه‌ی آشکار و شباهت‌های تکاملی

حافظه‌ی فضای محیطی (spatial memory) در موش‌ها، مانند حافظه‌ی پنهان در آپلیزیا و مگس سرکه، از دو بخش تشکیل می‌شود: حافظه‌ی کوتاه‌مدت، که به ساخت پروتئین نیاز ندارد، و حافظه‌ی درازمدت، که به ساخت پروتئین وابسته است. بررسی شد که آیا ذخیره‌سازی حافظه‌ی آشکار کوتاه‌مدت و درازمدت به سازوکارهای مولکولی و سیناپسی خاصی متکی است. در آپلیزیا، حافظه‌ی کوتاه‌مدت به تغییرات سیناپسی کوتاه‌مدت وابسته بود، که تنها به پیام‌رسان‌های ثانویه نیاز داشت، درحالی‌که حافظه‌ی درازمدت به تغییرات سیناپسی پایدار متکی بود، که از تجلی ژن‌ها ناشی می‌شد.

برش‌های نازک هیپوکامپوس موش‌های تغییر ژن‌داده‌شده نشان داد که توانمندسازی درازمدت (long-term potentiation) در هر سه عصب‌راهه‌ی منتهی به هیپوکامپوس، مانند تسهیل درازمدت در آپلیزیا، دو مرحله دارد. مرحله‌ی نخست، توانمندسازی درازمدت اولیه و موقتی است، که با یک تحریک الکتریکی ایجاد می‌شود، تا سه ساعت دوام می‌آورد، و به تولید پروتئین جدید نیاز ندارد. در این مرحله، گیرنده‌های NMDA (N-methyl-D-aspartate) در یاخته‌ی پساسیناپسی فعال می‌شوند، و هجوم یون‌های کلسیم به یاخته، کلسیم را به پیام‌رسان ثانویه تبدیل می‌کند. این فرایند با تقویت گیرنده‌های AMPA (alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-proprionic acid) موجود و افزودن گیرنده‌های جدید به غشای یاخته‌ی پساسیناپسی، توانمندسازی درازمدت را فعال می‌کند. تحت الگوهای تحریکی خاص، یاخته‌ی پساسیناپسی پیامی به یاخته‌ی پیشاسیناپسی می‌فرستد و درخواست گلوتامات بیشتری می‌کند.

تحریک‌های مکرر الکتریکی مرحله‌ی دوم توانمندسازی درازمدت را ایجاد می‌کنند، که بیش از یک روز تداوم دارد و مشابه تسهیل درازمدت در آپلیزیا است. این مرحله تحت تأثیر نورون‌های رابط تنظیم‌کننده است، که در موش‌ها دوپامین ترشح می‌کنند. دوپامین، مانند سروتونین در آپلیزیا، گیرنده‌ای را در هیپوکامپوس فعال می‌کند تا آنزیمی مقدار آدنوزین مونوفسفات حلقوی (cyclic AMP) را افزایش دهد. در موش، این افزایش عمدتاً در یاخته‌ی پساسیناپسی رخ می‌دهد، برخلاف آپلیزیا که در نورون حسی پیشاسیناپسی است. آدنوزین مونوفسفات حلقوی از پروتئین کیناز A و دیگر کینازها استفاده می‌کند، که به فعال‌سازی CREB (Cyclic AMP Response Element-binding Protein) و ژن‌های اثرگذار منجر می‌شود.

در آپلیزیا، ژن سرکوبگر حافظه (memory-suppressor gene) کشف شد که پروتئین CREB-2 تولید می‌کرد. بلوکه‌کردن این ژن، تقویت و تعداد سیناپس‌ها را افزایش داد. در موش‌ها، بلوکه‌کردن ژن مشابه سرکوبگر حافظه، توانمندسازی درازمدت و حافظه‌ی فضای محیطی را تقویت کرد. همچنین، موش‌هایی پرورش داده شدند که ژن مسئول کانال یونی خاصی را نداشتند، که در دندریت‌ها از تقویت سیناپسی جلوگیری می‌کرد. در این موش‌ها، توانمندسازی درازمدت در عصب‌راهه‌ی پرفورنت (perforant pathway)، که قشر انتورینال (entorhinal cortex) را به هیپوکامپوس متصل می‌کند، قوی‌تر شد، و حافظه‌ی فضای محیطی آن‌ها نسبت به موش‌های معمولی بهبود یافت.

حافظه‌ی آشکار پستانداران، برخلاف حافظه‌ی پنهان در آپلیزیا و مگس سرکه، علاوه بر CREB، به ژن‌های تنظیم‌کننده‌ی دیگری نیاز دارد. تجلی ژن‌ها در مغز موش‌ها تغییرات کالبدشناختی، مانند ارتباطات سیناپسی جدید، ایجاد می‌کند. با وجود تفاوت‌های رفتاری بین حافظه‌ی پنهان و آشکار، برخی سازوکارهای ذخیره‌سازی حافظه‌ی پنهان طی میلیون‌ها سال تکامل در بی‌مهرگان حفظ شده و در ذخیره‌سازی حافظه‌ی آشکار مهره‌داران نیز به کار می‌روند. این نشان می‌دهد که سازوکارهای مولکولی اساسی حافظه در همه‌ی جانوران مشترک هستند.


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

🆔 @Chekide_ha