تحقیقات جدید دیدگاه‌های سنتی در مورد حافظه را به چالش می‌کشد.

تحقیقات جدید دانشگاه شیکاگو باورهای قدیمی در مورد چگونگی تأثیر پلاستیسیته سیناپسی بر حافظه و یادگیری را به چالش کشیده است.هنگامی که حیوانات با تجربیات جدید روبرو می‌شوند، ارتباطات میان نورون‌های آن‌ها که به آن سیناپس گفته می‌شود، بسته به فعالیت مغزی که این تجربیات ایجاد می‌کنند، تقویت یا تضعیف می‌شود. این فرایند که به نام پلاستیسیته سیناپسی شناخته می‌شود، به طور گسترده‌ای توسط دانشمندان علوم اعصاب به عنوان یک عامل کلیدی در ذخیره‌سازی حافظه‌ها در نظر گرفته می‌شود.

باوجود اهمیت آن، مکانیزم‌های دقیق تعیین‌کننده زمان و میزان تغییرات سیناپسی همچنان مبهم باقی مانده است. دیدگاه سنتی بر این باور است که زمانی که دو نورون به طور مکرر به هم فعال می‌شوند، اتصال آن‌ها تقویت می‌شود، در حالی که فعالیت جداگانه، ارتباط آن‌ها را ضعیف می‌کند.با این حال، تحقیقات جدید از دانشگاه شیکاگو این مدل ساده را به چالش کشیده است. این مطالعه با تمرکز بر هیپوکامپ، ناحیه‌ای حیاتی برای حافظه، نشان می‌دهد که قوانین کمتر شناخته‌شده پلاستیسیته سیناپسی ممکن است تأثیر بیشتری داشته باشند و توضیح دقیق‌تری از چگونگی شکل‌گیری حافظه بر اساس فعالیت مغزی در طول زمان ارائه دهند.

الگوهای فعالیت و نمایه‌های نورونی با گذشت زمان تغییرات زیادی پیدا می‌کنند، به‌ویژه زمانی که یک حیوان بیشتر با محیط جدید یا تجربه‌ای آشنا می‌شود. جالب اینجاست که این الگوها حتی پس از آموختن چیزی، به تدریج ادامه می‌یابند.مارک شفیلد، استاد اعصاب‌شناسی در دانشگاه شیکاگو، توضیح می‌دهد که این تغییرات در نمایه‌های نورونی، هم در طول یادگیری و هم پس از آن، باید توسط پلاستیسیته سیناپسی هدایت شوند، اما نوع دقیق این پلاستیسیته هنوز مشخص نیست.

در این مطالعه، آنتوان مادار، پژوهشگر پسادکتری در آزمایشگاه شفیلد، فعالیت سلول‌های مکانی در مغز موش‌ها را بررسی کرد. این موش‌ها ابتدا در یک محیط آشنا دویدند و سپس به یک محیط ناآشنا منتقل شدند. پژوهشگران انتظار داشتند که الگوهای فعالیت مشابهی در زمانی که موش‌ها در مکانی آشنا بودند ببینند و الگوهای متفاوتی را هنگام یادگیری محیط جدید مشاهده کنند. با این حال، آن‌ها متوجه شدند که فعالیت نورونی کمی متفاوت بود و این تغییرات را به پلاستیسیته سیناپسی نسبت دادند.

برای درک اینکه چه چیزی باعث این تغییرات مداوم در نمایه‌های نورونی می‌شود، مادار یک مدل محاسباتی از نورون‌های هیپوکامپ ساخت و سپس قوانین پلاستیسیته مختلفی را به آن اعمال کرد تا ببیند آیا می‌توانند سلول‌های مکانی را به همان الگوهایی که در داده‌های موش مشاهده شده، وادار کنند. این مطالعه نشان داد که قوانینی غیر از مدل سنتی «نورون‌هایی که با هم شلیک می‌کنند، به هم متصل می‌شوند» بهتر می‌توانند دینامیک تغییرات سلول‌های مکانی را توضیح دهند.

نتایج این مطالعه نشان می‌دهند که این تغییرات در فعالیت سلول‌های مکانی باید با نوع خاصی از پلاستیسیته سیناپسی به نام «پلاستیسیته سیناپسی مقیاس زمانی رفتاری» (BTSP) توضیح داده شود که در مقایسه با پلاستیسیته سنتی «پلاستیسیته وابسته به زمان شلیک هب» (STDP)، تأثیر بیشتری در شکل‌دهی به فعالیت هیپوکامپ دارد.این تحقیق همچنین نشان می‌دهد که این تغییرات در نمایه‌های نورونی ممکن است به مغز کمک کنند تا تفاوت‌های جزئی در خاطرات مشابه را که در همان مکان اما در زمان‌های مختلف رخ داده‌اند، تمایز دهد. این فرآیند به ویژه در پیشگیری از اشتباهات حافظه‌ای مهم است، که یکی از ویژگی‌های اختلالات عصبی و شناختی مختلف است.

این مطالعه در تاریخ 20 مارس 2025 در Nature Neuroscience منتشر شد.