بررسی دقیق هیپوکامپ مشخص کرد: مغز ما در آغاز زندگی خالی نیست

هیپوکامپ نقش مهمی در شکل‌گیری خاطرات دارد. این بخش از مغز به تبدیل تجربه‌های کوتاه‌مدت به خاطرات بلندمدت کمک می‌کند و به ما اجازه می‌دهد هرچه را که یاد می‌گیریم ذخیره کنیم. حالا دانشمندانی به سرپرستی مؤسسه علم و فناوری اتریش یا ISTA، این ناحیه مغزی را از نزدیک بررسی کرده‌اند. پژوهش جدید آنها که در نشریه Nature Communications منتشر شده، بررسی می‌کند یکی از شبکه‌های عصبی اصلی هیپوکامپ پس از تولد چگونه رشد می‌کند.

دانشمندان در این تحقیق روی یک مدار کلیدی در هیپوکامپ تمرکز کردند که از نورون‌های هرمی CA3 تشکیل شده است. این سلول‌ها برای ذخیره‌سازی و بازیابی خاطرات حیاتی هستند.

«ویکتور وارگاس-باروسو»، از فارغ‌التحصیلان ISTA، مغز موش‌ها را در سه مرحله رشد بررسی کرده است؛ اوایل پس از تولد، یعنی روزهای هفتم تا هشتم؛ دوره نوجوانی، یعنی روزهای هجدهم تا بیست‌وپنجم؛ و بزرگسالی، یعنی روزهای چهل‌وپنجم تا پنجاهم.

او برای بررسی نحوه عملکرد این شبکه‌ها از تکنیکی موسوم به Patch-Clamp استفاده کرد؛ روشی که سیگنال‌های الکتریکی بسیار کوچکی را در بخش‌های مشخصی از نورون‌ها، ازجمله پایانه‌های پیش‌سیناپسی و دندریت‌ها، اندازه‌گیری می‌کند. این تیم همچنین از تصویربرداری پیشرفته و روش‌های مبتنی بر لیزر برای مشاهده فعالیت درون سلول‌ها و فعال‌کردن دقیق ارتباطات عصبی منفرد استفاده کرد.

تبدیل شبکه‌ای متراکم و تصادفی به ساختاری دقیق و کارآمد

یافته‌های آنها این الگوی غیرقابل‌انتظار را نشان داده که در مراحل اولیه رشد، شبکه CA3 بسیار متراکم است و ارتباطات آن تا حد زیادی تصادفی به نظر می‌رسند. با بالغ‌شدن مغز، این شبکه خلوت‌تر می‌شود، اما سازمان‌یافته‌تر و کارآمدتر عمل می‌کند.

«پیتر جوناس»، استاد علوم زیستی ISTA و محقق اصلی پژوهش می‌گوید:

«این کشف کاملاً غافلگیرکننده بود. به‌طور شهودی، ممکن است انتظار داشته باشید یک شبکه با گذشت زمان رشد کند و متراکم‌تر شود. اینجا ما خلاف آن را می‌بینیم. شبکه در ابتدا پر است و سپس ساده‌سازی و بهینه می‌شود.»

پژوهشگران هنوز درحال بررسی علت این الگو هستند. به گفته جوناس، آغاز رشد با شبکه‌ای پراتصال ممکن است به نورون‌ها کمک کند خیلی سریع با یکدیگر ارتباط برقرار کنند؛ قابلیتی که در هیپوکامپ اهمیت ویژه‌ای دارد. این ناحیه باید انواع مختلف اطلاعات، مانند تصویرها، صداها و بوها را با هم ترکیب کند تا خاطراتی منسجم شکل بگیرند.

در برخی گزارش‌ها درباره این تحقیق به مفهوم «tabula rasa» اشاره شده؛ اصطلاحی لاتین که به معنای «لوح سفید» یا «صفحه نانوشته» است. در این دیدگاه، مغز در آغاز زندگی هیچ الگوی ارتباطی از پیش آماده‌ای ندارد و تجربه‌ها به‌تدریج ساختار آن را شکل می‌دهند. اگر مغز واقعاً به این صورت آغاز می‌شد، نورون‌ها باید ابتدا یکدیگر را پیدا می‌کردند و سپس ارتباطات لازم را می‌ساختند. این فرایند می‌توانست انتقال اطلاعات را کندتر و کارآمدی عملکرد شبکه را کمتر کند و در نتیجه، شکل‌گیری حافظه را دشوارتر سازد.

در مقابل، یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد مغز از ابتدا یک لوح کاملاً سفید نیست، بلکه با شبکه‌ای غنی و متراکم از ارتباطات شروع می‌کند. سپس با رشد مغز، بخشی از این ارتباطات اضافی حذف می‌شوند تا شبکه نهایی دقیق‌تر، منظم‌تر و کارآمدتر شود.