شناسایی مسیر چندمرحله ای مغز برای ثبت رویدادها در حافظه بلندمدت

هر بار که چیز جدیدی را تجربه می‌کنیم، مغز ما با یک چالش دشوار روبرو می‌شود. مغز علاوه بر اینکه باید به قدری انعطاف‌پذیر باشد که بتواند اطلاعات جدید را فورا دریافت کند، بلکه باید به اندازه‌ی کافی هم پایدار باشد تا بتواند آن را برای یک مدت طولانی در خود ذخیره کند. از سویی خاطرات جدید شاید برای تغییر یا بازنویسی روی موارد قدیمی‌تر مجاز نباشند. مغز ما این مشکل را با ذخیره‌ی اطلاعات جدید در دو مکان جداگانه حل می‌کند. یکی از این دو محل هیپوکامپ است که به منزله‌ی سایت ذخیره‌سازی کوتاه‌مدت با انعطاف‌پذیری و ظرفیتی است که می‌تواند این اطلاعات را با سرعت بالایی دریافت کند. محل دوم هم بخشی دیگر از قشر مغز به نام نئوکورتکس است. بخش دوم در زمینه‌ی اطلاعات نسبت به بخش اول کندتر است، اما در عوض از اطلاعات خود برای مدت طولانی محافظت می‌کند و اجازه نمی‌دهد که آنها جایگزین شوند.

محققان موسسه‌ی روانشناسی پزشکی و بیولوژی اعصاب در دانشگاه توبینگن در طی یک همکاری با گروهی از مونیخ سعی داشته‌اند تا به چگونگی کارکرد این دو سیستم در حین یادگیری فرد پی ببرند. یافته‌های آنها در آخرین نسخه از مجله PNAS منتشر شده است.

 هیپوکامپ از اواخر دهه‌ی ۱۹۵۰ از سوی محققان فعال در زمینه‌ی حافظه در کانون توجه بوده و مورد بازرسی دقیق قرار گرفته است. در آن زمان این بخش از مغز را از بدن بیماری به نام H.M برداشتند و پس از آن وی قادر به شکل دادن خاطرات و رویدادهای جدید در ذهن خود نبود. نقشی که نئوکورتکس در حافظه بازی می‌کند تا حد زیادی ناشناخته بود و چیز زیادی هم از اینکه دو بخش یاد شده چه فعل و انفعالاتی با هم دارند نیز نمی‌دانستیم. محققان توبینگن در آزمایش خود، افراد مورد آزمایش را در پشت یک نمایشگر کامپیوتری قرار دادند و از آنها خواسته شد تا بازی ماز (maze) را به صورت مجازی انجام دهند. در این بازی آنها باید اشیای پنهان را پیدا می‌کردند. هر قدر که افراد شرکت‌کننده حرکت بیشتری را در میان ماز (پیچ‌راه) داشتند، به همین نسبت نیز عملکرد بهتری در درک چگونگی چیدمان و محل اشیای پنهان به دست می‌آوردند. در حین انجام این بازی توسط افراد مورد آزمایش، دانشمندان نیز با استفاده از یک اسکنر MRI اقدام به ثبت فعالیت مغزی این افراد کردند.

 محققان به منظور شناسایی منطقه‌ای از مغز که مسئول حافظه‌ی فضایی است، یک ترفند ویژه به کار بردند. در طول یک بخش از این آزمایش، ماز هیچ تغییری نکرد. این امر باعث شد تا شرکت‌کنندگان به آرامی بتوانند در حافظه‌ی خود، نمایش‌های فضایی از بازی را ایجاد کنند. اما در بخش دیگری از این آزمایش، ماز به طور مداوم تغییر می‌کرد، به طوری که افراد شرکت‌کننده در آزمایش قادر به تشخیص آن یا تنظیم یک مسیر مشخص در ذهن خود برای یادگیری آن نبودند. اسونیا برود (Svenja Brodt) دانشجوی دکترا در مرکز آموزش تحصیلات تکمیلی علوم اعصاب و سرپرست این مطالعه در این باره می‌گوید:

مقایسه‌ی تصاویر MRI از دو ماز مورد آزمایش نشان می‌دهد که چه مناطقی از مغز به طور خاص به تشکیل خاطرات فضایی کمک می‌کند. ما از این شگفت‌زده شدیم که فعالیت پیش‌گُوِه (منطقه‌ای در پشت نئوکورتکس) به طور پیوسته افزایش یافته است، در حالی که فعالیت در هیپوکامپ به طور پیوسته کاهش یافته بود.

وی همچنین اشاره کرده که ارتباط بین دو منطقه نیز در فرایند یادگیری دچار افت می‌شود. مونیکا شونور (Monika Schönauer)، که روی این مطالعه نظارت داشته در این باره می‌گوید:

این نتایج ما را قادر می‌سازد تا بتوانیم ثابت کنیم که آثار بلندمدت مغزی حافظه، درست زمانی تشکیل شده است که این اطلاعات را برای اولین بار جمع شده بودند.

او همچنین گفت که سرعت این فرآیند حیرت‌انگیز بود. محققان همیشه تصور می‌کردند که روند فوق بسیار به آرامی انجام می‌شود و شاید هفته‌ها یا ماه‌ها نیز به طور می‌انجامد. پروفسور استفن گیس (Steffen Gais) در این باره توضیح می دهد:

نکته‌ی شگفت‌آور این است که هیپوکامپ پس از چنین مدت کوتاهی در واقع از شرکت در روند یادگیری باز می‌ایستد. به نظر می‌رسد که تعداد تکرار تاثیر عمده‌ای بر سرعت شکل گرفتن حافظه‌ی بلند مدت پایدار در نئوکورتکس داشته است.

بر پایه‌ی نوشته‌ی برود:

یک بازنمایی مستقل از حافظه در پیشگوه تشکیل شده است. هنگامی که نتایج اسکن MRI، چگونگی فعالیت در پیش‌گُوِه را در یکی از افراد آزمایش‌شونده نشان داد، ما توانستیم پیش‌بینی کنیم که آیا فرد می‌تواند یکی از اشیای پنهان شده در ماز را پیدا کند یا خیر.

 آخرین یافته‌های این پژوهش، اطلاعات مهمی را در مورد اینکه کدام مناطق در مغز انسان مسئول ذخیره در حافظه‌ی بلند مدت هستند را برای ما فراهم می‌کند. این نتایج می‌توانند در آینده به کمک پزشکان بیایند تا شاهد درمان‌های بهتری برای بیماران مبتلا به زوال عقل (dementia) یا اختلالات هیپوکامپ باشیم. برود در پایان اشاره کرده که:

اما این نتایج حتی برای موقعیت‌های یادگیری در مدرسه هم مهم هستند؛ به ویژه وقتی که حرف از یادگیری موارد ساده مانند واژگان و جدول ضرب به میان می‌آید که هر دوی آنها به سرعت و برای مدت طولانی به خاطر سپرده می‌شوند. با توجه به یافته‌های ما، هیچ کارایی خاصی در تکرارهای پی در پی داده‌ها به منظور به خاطر سپردن آنها وجود ندارد.