کوی دانش - kooy

«ساعت مغزی» به سازماندهی خاطرات می پردازد

«ساعت مغزی» به سازماندهی خاطرات می پردازد
12 خرداد
09:15 1395
همانطور که اعضای ارکستر نیازمند رهبری هستند که آنها را هدایت کند، نورون هایی که در مغز ما وجود دارد نیز محتاج موج های فعالیتی با زمان بندی دقیق می باشند تا بتوانند خاطرات را به مرور زمان سازماندهی نمایند و در هیپوکامپ که مرکز حافظه مغز می باشد، یک کد عصبی برای «مرتب سازی موقت» جهت ساخت نقشه ذهنی از مکانی که فرد در آن حضور داشته، جایی که الان در آن حضور دارد و جایی که قصد رفتن به آن را دارد، تولید کند. تحقیقی که به تازگی از سوی موسسه علم مغز RIKEN در ژاپن انجام شده و در نسخه 30 می Nature Neuroscience منتشر شده است، نشان می دهد که چگونه نورون هایی که نماینده فضا در ذهن موش هستند، طی زمان باقی می مانند.

تصویر فوق: به موازات دویدن موش های کنترل شده در امتداد مسیر، نقشه مغزی آنها از محیطی که در آن قرار دارند، به صورت منظم از طریق مدار عصبی در هیپوکامپ (سمت چپ تصویر) بروزرسانی می شود. بدون وجود ورودی از ناحیه CA3 درهیپوکامپ، کد عصبیِ خاصی که نشاندهنده مکان متغیر موش بوده و از (کدبندی گذشته) برگرفته شده و ادامه پیدا می کند (کدبندی آینده)، دچار اختلال می شود و تنها مکان کنونی بدون تغییر باقی می ماند (سمت راست تصویر). 


هنگامی که موش در محیط اطراف خود جهت یابی می کند، ناحیه مرکزی هیپوکامپ به نام CA1  متکی به امواج ریتمیکِ ورودی عصبی از آندسته نواحی نزدیک مغزی است که نقشه بروزرسانی شده ای را از فضا در اختیار قرار می دهد. وقتی محققان جلوی ورودی را از ناحیه هیپوکامپ نزدیک CA3 گرفتند، نقشه های رفرش شده دچار به هم ریختگی شدند. هرچند موش ها هنوز هم قادر به انجام جهت گیری ساده بودند و سیگنال های منتشره از نورون های منفرد فضا را به صورت دقیقی نشان می داد اما کد سطح جمعیتی یا "ارکستر" خارج از زمان بوده و اشتباهاتی داشت. توماس مک هیو نویسنده ارشد این مطالعه می گوید: "موسیقی عصبی تغییر نکرد. اما با خاموش کردن ورودی CA3 به CA1 در هیپوکامپ، توانستیم کنداکتور (رهبر ارکستر) را حذف کنیم."
مک هیو و استیون میدلتون نویسنده همکار به منظور دستیابی به نتیجه فوق الذکر، دست به مهندسی ژنتیکی موش ها زدند تا سم عصبی را در CA3 که تقاطع های سیناپتیک بین CA3 و سایر نواحی مغزی را خاموش می کند، بیان نمایند. فعالیت کلی عصبی حفظ شد، اما ارتباط سیناپتیک به شکل موثری خاموش شده بود، به این ترتیب آنها توانستند اثرِ از میان برداشتن وروی CA3 را بر روی نقشه فضا در CA1 اندازه گیری نمایند.
 هنگامی که موش ها مسیری را رو به بالا یا پایین می دویدند، نویسندگان، نورون های منفرد چندگانه و نیز جریان الکتریکی خلاصه را ثبت نمودند تا دست به مانیتور هر کدام از چرخه های هشتگانه بزنند، منظور همان دوره های زمانی است که طی آن هیپوکامپ به موازات حرکت موش به بروزرسانی نقشه عصبیِ خود از فضا می پردازد.  
با قیاس فعالیت انفرادی و جمعی در موش های نرمال و ترانس ژنتیک، دانشمندان موفق به انجام مشاهده ظاهراً پارادوکسی شدند. به موازات حرکت کردن موش های ترانس ژنتیک در محیط بسته، نورون های انفرادی همچنان فعالیت خود را به تناوب های منظم 8 هرتزی که به عنوان پیشروی فاز 8 چرخه ای شناخته می شود بروزرسانی کردند. سازماندهی چرخه ای اطلاعات اما در میان جمعیت نورون ها وجود نداشت. به گفته مک هیو: "بدون وجود ورودی از CA3، سازماندهی جهانی سیگنال های عصبی در سرتاسر چرخه 8 وجود نداشت تا بتوان محلی که موش از آن آمده است و یا محلی که به آن می رفت را تعیین کرد."
کشف نقشه ذهنی فضا در هیپوکامپ توسط این دانشمندان لایق منجر به اعطای جایزه نوبل 2014 در رشته فیزیولوژی یا پزشکی برای ایشان شد. البته باید این نکته را هم اضافه کرد که اتصال مداری شکل دهنده گروهی از سلولهای مکانی مورد استفاده برای پردازش حافظه و نحوه به روزرسانی آنها در لحظه ناشناخته بود. بدون ورودی CA3، پیش بینی صحیح مکان فضایی از کد عصبی گروهی ناقص باقی می ماند. موش، همچنان می داند کجاست، اما خطاهای کوچک نورون های منفرد در بازنمایاندن فضا، بدون وجود CA3 که به هدایت گروه CA1 بپردازد مشکل می شود.  
به گفته مک هیو: "درصورتی که نورون ها به ترتیب فعال نشده باشند، نمی توان خاطرات را به مرور زمان سازماندهی کرد. چه در انسان یا موش، به هر صورت برای حرکت کردن از محل فعلی به جای دیگر، «گرفتن تصمیم» و «رسیدن به اهداف» نیازمند سازماندهی موقت هستیم." مک هیو اظهار می دارد درصورتی  که می شد CA3 را در انسان ها نیز خاموش کرد، احتمالاً خاطرات بلا استفاده و اضافی می شدند. آزمایشاتی که پیش از این بر روی همین موش ها انجام شده بود نقش مشابهی را برای نورون های CA3 در سازماندهی اطلاعات طی خواب نشان داد، روندی که برای ذخیره خاطرات در طولانی مدت لازم است.  
درحالیکه نورون های منفرد هیپوکامپ به سازماندهی خاطرات ادامه می دهند، این مطالعه نشان دهنده احتیاج ارکستر عصبی مغز به ورودی CA3 می باشد تا بتواند به عنوان «یک رهبر» عمل نماید. بدین ترتیب راهبردهای کدبندیِ عصبیِ مختلف، در عین جدا بودن، در مغز وابستگی متقابل هم به یکدیگر دارند. مهمتر از این، نویسندگان مطالعه همچنین شاهد کاهش در خصوصیت نوسانات عصبی ارتباط CA3-to-CA1 بودند. اختلالات وارده به این نوسانات در بیماری های مختلفی از اسکیزوفرنی گرفته تا آلزایمر شناسایی شده است و شناخت عمیق تر از نحوه سازماندهی اطلاعات توسط ریتم های مغز ممکن است مکانیسم های مداری اختلالات یاد شده را روشن تر سازد. 

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

هنگامه خوش خلق

هنگامه خوش خلق

اینجانب فعالیت خود را به عنوان مترجم از سال 88 و با همکاری با انتشارات طاهریان آغاز کردم .و سپس به عنوان کارمند مترجم با شرکت های مختلفی همکاری داشته ام . در این میان لازم به ذکر است که فعالیت های اینجانب علاوه بر ترجمه کتاب (در آخرین مورد نشر آوند دانش)شامل ترجمه مقالات ، همکاری به عنوان مترجم شفاهی در دوره ها و سمینارهای مختلف و کار به عنوان مسئول مکاتبات و مکالمات خارجی شرکت توسعه اطلاعات بوده است .علاوه بر زبان انگلیسی ، آشنایی متوسط با زبان های اسپانیولی و ترکی استانبولی را نیز دارا می باشم .

 

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


خال های پروانه از کجا آمده است؟

خال های پروانه از کجا آمده است؟

محققان دانشگاه کورنل با دستکاری یکی دو ژن، اقدام به تغییر الگوی موجود روی بال های یک نوع پروانه نمودند. طرحی که حاصل شده اثر هنری بزرگی نیست اما نشانه مهمی است برای شناخت نحوه تکامل پروانه ها و احتمالاً شناختی از نحوه تکامل الگوهای رنگ، اشکال و سایر الگو ها در گونه های جانوری دیگر.

مطالعه متن کامل
سوییچی برای الکترونیک های موج نوری

سوییچی برای الکترونیک های موج نوری

امکان دارد در آینده، از امواج نوری برای توسعه فناوریِ ترانزیستورها استفاده شود. امواج الکترومغناطیسِ نوری در یک میلیاردم ثانیه تقریباً یک میلیون بار نوسان می کنند، بنابراین سرعت فرکانس های پتاهرتزی دارند. در اصل دستگاه های الکترونی آینده نیز می توانند به این سرعت دست پیدا کنند و 100 هزار بار سریع تر از ابزارهایِ دیجیتالی کنونی باشند. این امر نیازمند شناخت بهتر از حرکت زیراتمی الکترون ها دارد که بواسطه یک میدان الکتریکیِ نوریِ فوق سریع رخ می دهد. هم اکنون تیمی در لابراتوار فیزیک آتوثانیه (LAP) در انستیتوی اپتیک های کوانتومی مکس پلانک (MPQ) و دانشگاه لودویگ ماکسی میلیان (LMU) و نظریه پردازانی از دانشگاه تسوکابا تکنیک های نظری و تجربی منحصر به فردی را با هم ترکیب نموده اند که دسترسی مستقیم را برای اولین بار به این حرکت فراهم کرده است.

مطالعه متن کامل
آسمان خراش هایی برای تغییر چهره بیابان های شمال آفریقا به واحاتی پر حیات

آسمان خراش هایی برای تغییر چهره بیابان های شمال آفریقا به واحاتی پر حیات

به تازگی پروپوزال طراحی جدیدی عرضه شده است که بر اساس آن، شمال آفریقا، نه تنها اثری از درگیری و بیابان زایی نخواهد داشت، بلکه با تنوع فرهنگی هم روبرو خواهد شد. اریک راندال مورسی و گالو سکانیزارس دست به کار طراحی دره غول ها شده اند که عبارت است از مجموعه ای از سازه های استوانه ای بلند و لاغر که تمام عناصر لازم برای بدل ساختن بیابان خشک به واحه ای حیات بخش را دارا هستند.

مطالعه متن کامل
مدل های جدید و خیره کننده میزهای "لاگون" یادآور زیبایی اقیانوس هستند

مدل های جدید و خیره کننده میزهای "لاگون" یادآور زیبایی اقیانوس هستند

الکساندر شالین از لا تیبل (La Table) مدت زمانی است که به کار ساخت میزهای سفارشی و منحصر به فرد اشتغال داشته است، اما جدیدترین مجموعه عرضه شده توسط وی که لاگون نام دارد واقعا خیره کننده هستند.

مطالعه متن کامل
مصرف روزانه دوز کمی از آسپیرین  خطر سرطان های جدی را کاهش می دهد

مصرف روزانه دوز کمی از آسپیرین خطر سرطان های جدی را کاهش می دهد

به جمله ای که در تیتر خبر خواندید این را نیز بیافزائید که تاثیر آسپیرین، شش سال پس از مصرف منظم و روزانه آن قابل مشاهده است. محقق ارشد دکتر اندرو چان از بیمارستان عمومی ماساچوست در بوستون بیان داشت: «مطمئناً سرطان یک شبه ظاهر نمی شود، سالها طول می کشد که پیشروی کند پس باید آسپیرین را سالها مصرف کنید تا مانع از ابتلا به سرطان شود. بطور خلاصه دلیل علمی آن اینست که آسپیرین روی مجراهای بیولوژیکی معینی که می تواند باعث سرطان شود تأثیر داشته و التهاب و مقدار پروتئین موثر در ایجاد سرطان را کم می کند.»

مطالعه متن کامل
ابداع سیستم سرمایشی بهینه تر و فاقد مبرّد

ابداع سیستم سرمایشی بهینه تر و فاقد مبرّد

سیستم های سرمایشی مکانیکی با حفظ مواد خوراکی و فراهم سازی فضایی مطبوع در آب و هوای گرم مزیت بسیار بزرگی را در اختیار ما نهاده اند، اما با توجه به تولید گازهای سردکن و مصرف بالای برق، زیاد هم دوستدار محیط زیست نیستند. به همین خاطر، تیمی از مهندسان دانشگاه سارلند آلمان در تلاش برای ساخت سیستم سرمایشی بهینه تر از نظر مصرف انرژی و نیز سبزتر روی به مواد «حافظه شکلی» (موادی که پس از تغییر شکل به شکل اول خود باز می گردند) آورده اند تا آنرا جایگزین گازهای سردکن کنند که در فناوری های سرمایشی مرسوم استفاده می شود.

مطالعه متن کامل
شواهد جدید مبنی بر وجود سیاه چاله های همگرا در صورت فلکی سنبله

شواهد جدید مبنی بر وجود سیاه چاله های همگرا در صورت فلکی سنبله

بنا به نتایج مطالعه ای جدید، ظرف 100 هزار سال آینده انتظار برخورد دو سیاه چاله می رود که این تخمین بسیار زودتر از پیش بینیِ قبلی است

مطالعه متن کامل
لندرور و ساخت شمارگانِ 2,000,000 از خودروی defender به  منظور گرامیداشت سالگرد تاسیس این خودروساز

لندرور و ساخت شمارگانِ 2,000,000 از خودروی defender به منظور گرامیداشت سالگرد تاسیس این خودروساز

2,000,000اُمین مدل از دیفندرِ لندرور، با طراحی اختصاصی و مشارکت مهمانان خاصی که برای تکمیل ساخت این مدل دور هم جمع شده بودند به منظور ادای احترام به حضور تقریبا هفت دهه ای این خودروساز بریتانیایی در عرصه صنعت، در کارخانه این شرکت در سولی هال انگلستان ساخته شد.

مطالعه متن کامل
دانش‌آموزان کلاس پنجم با استفاده از پرینتر سه‌ بعدی، یک دست مصنوعی (پروتز) را برای لاک‌پشتی به نام استامپی Stumpy چاپ کردند.

دانش‌آموزان کلاس پنجم با استفاده از پرینتر سه‌ بعدی، یک دست مصنوعی (پروتز) را برای لاک‌پشتی به نام استامپی Stumpy چاپ کردند.

پیشرفت‌هایی که در عرصه چاپ سه‌ بعدی به وقوع می‌پیوندند، به قدری سریع است که از پوشش اخبار مربوط به نسل جدید پروتزها و اثرات آنها بر زندگی انسان عقب مانده ایم، اما توان بالقوه این پروتزها در کمک به حیوانات فعلاً در ابتدای مسیر خود قرار دارد.

مطالعه متن کامل
همگرایی گرانشی را با این انیمیشن تجربه کنید

همگرایی گرانشی را با این انیمیشن تجربه کنید

در طول تاریخ، فرضیه هایی علمی وجود داشته است که موفق بوده اند، و بسیار بیشتر از آن فرضیه هایی وجود دارد که هرگز درستی آنها ثابت نشده است. یک نمونه از این موارد، همگرایی گرانشی است، این نظریه، نتیجه نظریه عمومی البرت انیشتین درباره نسبیت در اوایل قرن 20 بود. این فرضیه محقق شد، و آژانس فضایی اروپا (ESA) انیمیشنی کوچک، درباره اثر لنز گرانشی ارسال کرد.

مطالعه متن کامل