خاطره‌های بلندمدت از طریق مجموعه‌ای لایه‌لایه از برنامه‌های مولکولی شکل می‌گیرند که تجربه‌های مهم را به‌تدریج تقویت می‌کنند و اجازه می‌دهند سایر خاطره‌ها محو شوند. این فرایند بر فعالیت هماهنگ تالاموس، قشر مغز و تنظیم‌کننده‌های ژنی متکی است.

به نقل از ساینس‌دیلی، روزانه، مغز برداشت‌های گذرا، جرقه‌های خلاقیت و تجربه‌های عاطفی را به خاطره‌های پایدار تبدیل می‌کند که هویت ما را شکل می‌دهند و تصمیم‌هایمان را هدایت می‌کنند. پرسش اصلی علوم اعصاب این بوده که مغز چگونه تصمیم می‌گیرد کدام اطلاعات ارزش ذخیره شدن دارند و چه مدت باید باقی بمانند.

یافته‌های تازه نشان می‌دهد خاطره‌های بلندمدت از طریق مجموعه‌ای از مکانیزم‌های زمان‌بندی مولکولی شکل می‌گیرند که در بخش‌های مختلف مغز فعال می‌شوند. با استفاده از سامانه‌ رفتاری واقعیت مجازی در موش‌ها، دانشمندان عوامل تنظیمی را شناسایی کردند که به خاطره‌ها کمک می‌کنند وارد حالت‌های پایدارتر شوند یا کاملا محو گردند.

مطالعه‌ای که در نشریه  نیچر منتشر شد، نشان می‌دهد چندین ناحیه‌ مغزی با هم کار می‌کنند تا خاطره‌ها را در طول زمان بازسازمان‌دهی کنند، با ایستگاه‌های بازرسی که اهمیت هر خاطره و دوام آن را ارزیابی می‌کنند.

این کشف کلیدی است، زیرا توضیح می‌دهد چگونه دوام خاطره‌ها تنظیم می‌شود. آنچه انتخاب می‌کنیم به یاد بیاوریم، یک فرایند پیوسته و در حال تحول است، نه یک تغییر ناگهانی شبیه کلید روشن/خاموش.

سال‌ها پژوهشگران بر دو مرکز اصلی حافظه تمرکز داشتند: هیپوکامپ (حافظه کوتاه‌مدت) و قشر مغز (حافظه بلندمدت). تصور می‌شد خاطره‌های بلندمدت پشت کلیدهای زیستی روشن/خاموش ذخیره می‌شوند.

مدل‌های موجود شامل مولکول‌هایی شبیه ترانزیستور بودند که به‌صورت روشن/خاموش عمل می‌کردند. این دیدگاه قدیمی توضیح نمی‌داد چرا بعضی خاطره‌های بلندمدت فقط چند هفته می‌مانند و بعضی دهه‌ها زنده‌اند.

در سال ۲۰۲۳، محققان  مدار مغزی‌ای را توصیف کردند که سیستم‌های حافظه کوتاه‌مدت و بلندمدت را به هم وصل می‌کند. عنصر مرکزی این مسیر تالاموس است که تعیین می‌کند کدام خاطره‌ها باید حفظ شوند و آن‌ها را برای تثبیت بلندمدت به قشر مغز می‌فرستد.

این کشف پرسش‌های عمیق‌تری را مطرح کرد: پس از خروج خاطره‌ها از هیپوکامپ چه رخ می‌دهد و چه فرایندهای مولکولی تصمیم می‌گیرند خاطره پایدار شود یا محو گردد؟

برای بررسی این مکانیسم‌ها، گروه پژوهشی سامانه‌ای واقعیت مجازی را ساخت که به موش‌ها امکان شکل‌گیری خاطره‌های خاص می‌داد. با تغییر تعداد دفعات تکرار تجربه‌ها، توانستند برخی خاطره‌ها را پایدارتر کنند و سپس فعالیت مغز را بررسی کنند.

برای فراتر رفتن از همبستگی، پژوهشگران از سامانه‌ غربالگری مبتنی بر کریسپر استفاده کردند تا فعالیت ژن‌ها در تالاموس و قشر مغز را تغییر دهند. حذف برخی مولکول‌ها طول عمر خاطره‌ها را تغییر داد و هر مولکول در بازه‌ زمانی خاصی عمل می‌کرد.

نتایج نشان داد حافظه بلندمدت بر یک دنباله‌ برنامه‌های تنظیم ژنی متکی است که مانند تایمرهای مولکولی در مغز فعال می‌شوند.

تایمرهای اولیه سریع فعال می‌شوند، اما زود خاموش می‌شوند و خاطره‌ها محو می‌شوند. تایمرهای دیرتر به‌تدریج روشن می‌شوند و تجربه‌های مهم، حمایت ساختاری پیدا می‌کنند و پایدار می‌مانند. تکرار تجربه‌ها در این مطالعه به‌عنوان شاخص اهمیت عمل کرد.

محققان سه تنظیم‌کننده‌ رونویسی کلیدی را شناسایی کردند. Camta۱ و Tcf۴ در تالاموس و Ash۱l در قشر سینگولیت قدامی.

این مولکول‌ها برای شکل‌گیری اولیه خاطره لازم نیستند، اما برای حفظ آن حیاتی‌اند. اختلال در Camta۱ و Tcf۴ ارتباط تالاموس و قشر مغز را ضعیف کرد و موجب از دست رفتن خاطره شد.

طبق مدل، شکل‌گیری حافظه در هیپوکامپ آغاز می‌شود. Camta۱ حافظه اولیه را حفظ می‌کند. سپس Tcf۴ فعال می‌شود و چسبندگی سلولی و حمایت ساختاری را تقویت می‌کند. در نهایت Ash۱l با تغییرات کروماتین، پایداری خاطره را ممکن می‌سازد.

Ash۱l  بخشی از خانواده‌ پروتئین‌های متیل‌ترانسفراز هیستونی است که در سیستم‌های دیگر هم عملکرد حافظه‌ مانند شکل می‌دهد. در سیستم ایمنی، بدن را قادر می‌سازند عفونت‌های گذشته را به یاد بیاورد. در رشد، به سلول‌ها کمک می‌کنند هویت خود (مثلا نورون یا عضله بودن) را حفظ کنند. مغز ممکن است همین مکانیزم‌های حافظه سلولی را برای حمایت از خاطره‌های شناختی استفاده کند.

کاربردهای بالینی

این کشف می‌تواند به درمان بیماری‌های مرتبط با حافظه کمک کنند. با شناخت برنامه‌های ژنی حافظه، شاید بتوان مسیرهای خاطره را در اطراف نواحی آسیب‌دیده مثلا در آلزایمر مجدد هدایت کرد.

گروه پژوهشی اکنون قصد دارد بررسی کند این تایمرهای مولکولی چگونه فعال می‌شوند و چه چیزی طول عمرشان را تعیین می‌کند. تمرکز آن‌ها همچنان بر تالاموس است که به‌عنوان مرکز تصمیم‌گیری در این فرایند دیده می‌شود.

منبع: ایسنا