بازنمایی محیط در هیپوکامپوس و نقش یاخته‌های مکانی

ادراک محیط برای همه‌ی جانوران، از حلزون تا انسان، اهمیت اساسی دارد. محیط در مغز چگونه بازنمایی می‌شود؟ برخلاف حواس دیگر، ادراک محیط به اندام حسی ویژه‌ای وابسته نیست و نیازمند یکپارچگی داده‌های حسی گوناگون است. مغز باید ورودی‌های حسی را ترکیب کند تا بازنمایی ذهنی کاملی ایجاد کند که به یک حس خاص محدود نباشد. این بازنمایی‌ها بسته به هدف، متفاوت‌اند. برای مثال، بازنمایی خودمحور (egocentric) موقعیت اشیا را نسبت به بدن مشخص می‌کند، مانند جهت یک صدا یا رایحه. انسان‌ها و میمون‌ها از این بازنمایی برای جهت‌یابی استفاده می‌کنند، مانند چرخاندن سر به سمت صدا. مگس سرکه و آپلیزیا نیز از آن برای واکنش به محرک‌ها بهره می‌گیرند.

بازنمایی دگرمحور (allocentric) برای رمزگذاری روابط اشیای خارجی و درک موقعیت آن‌ها در دنیای خارج ضروری است، مانند حافظه‌ی فضای محیطی (spatial memory) در موش‌ها و انسان‌ها. تحقیقات روی نقشه‌های حسی ساده‌ی بساوایی و بینایی، که خودمحورند، زمینه را برای مطالعه‌ی بازنمایی‌های دگرمحور پیچیده‌تر فراهم کرد. در سال ۱۹۷۱، کشف شد که هیپوکامپوس موش‌ها بازنمایی چندحسی ویژه‌ای از محیط دارد. هنگامی که موش در محیطی حرکت می‌کند، یاخته‌های مکانی (place cells) در هیپوکامپوس تنها در مکان‌های خاص پتانسیل عمل تولید می‌کنند. مغز محیط را به نواحی موزائیک‌گونه تقسیم می‌کند، و هر ناحیه توسط فعالیت یاخته‌های خاصی بازنمایی می‌شود. این نقشه‌ی ذهنی چند دقیقه پس از ورود موش به محیط جدید ساخته می‌شود.

نقشه‌ی فضای محیطی طی ۱۰ تا ۱۵ دقیقه شکل می‌گیرد و با تکرار فعالیت جانور، طی هفته‌ها یا ماه‌ها تثبیت می‌شود، مشابه فرایند حافظه. برخلاف حواس بینایی یا بساوایی، که مداربندی پیش‌تجربه‌ای دارند، نقشه‌ی فضای محیطی ترکیبی از شناخت پیش‌تجربه‌ای و یادگیری است. مغز قابلیت کلی ساخت نقشه‌های مکانی را دارد، اما نقشه‌های خاص از طریق تجربه شکل می‌گیرند. یاخته‌های مکانی برخلاف نورون‌های حسی، با تحریکات حسی فعال نمی‌شوند، بلکه مکانی را بازنمایی می‌کنند که جانور تصور می‌کند در آن قرار دارد.

تحقیقات نشان داد که فرایندهای مولکولی توانمندسازی درازمدت (long-term potentiation) برای ساخت و حفظ نقشه‌های مکانی ضروری‌اند. پروتئین کیناز A ژن‌ها را فعال می‌کند و پروتئینی تولید می‌کند که برای مرحله‌ی پایانی توانمندسازی درازمدت لازم است. گرچه ساخت موقت نقشه به این پروتئین نیاز ندارد، تثبیت درازمدت آن به پروتئین کیناز A و تولید پروتئین وابسته است. این تثبیت امکان فراخوانی نقشه را هنگام بازگشت موش به محیط فراهم می‌کند.

جلوگیری از پروتئین کیناز A یا تولید پروتئین نه‌تنها تثبیت نقشه‌ی فضای محیطی را مختل می‌کند، بلکه حافظه‌ی فضای محیطی درازمدت را نیز نقص می‌دهد. این یافته شواهد ژنتیکی مستقیمی ارائه کرد که نقشه و حافظه‌ی فضای محیطی به هم وابسته‌اند. مشابه حافظه‌ی پنهان در آپلیزیا، حافظه‌ی فضای محیطی نیز دو فرایند دارد: ساخت نقشه برای چند ساعت و تثبیت آن برای درازمدت. این وابستگی نشان می‌دهد که نقشه‌های مکانی بازنمایی‌های ذهنی لازم برای حافظه‌ی آشکار هستند (تصویر ۱-۲۳).


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

🆔 @Chekide_ha