تحقیقات جدید نشان داده است که در طول خواب، برخی از نورون‌ها نه‌تنها گذشته نزدیک را تکرار می‌کنند، بلکه تجربه آینده را نیز پیش‌بینی می‌کنند. این کشف، یکی از مجموعه‌های تحقیق شده از مطالعه‌ درباره خواب و یادگیری است که توسط تیمی از محققان دانشگاه رایس و دانشگاه میشیگان در Nature منتشر شده است. این تحقیق، دیدگاه بی‌سابقه‌ای از نحوه تثبیت نورون‌های منفرد در هیپوکامپ موش‌ها در طول دوره‌های استراحت پس از اولین باری که حیوانات در پیچ و خم می‌دویدند، ارائه می‌دهد.

تجربه ای جدید از جهان

"کالب کمره"، عصب شناس دانشگاه رایس، همراه با همکاران در آزمایشگاه حافظه و مدارهای عصبی میشیگان به مدیریت "دیبا"، در حال مطالعه فرآیندی است که طی آن این نورون‌های تخصصی پس از تجربه‌ای جدید، نمایشی از جهان تولید می‌کنند. محققان، امواج نورون‌ها را که الگویی از فعال‌سازی عصبی در تثبیت خاطرات جدید بازی می‌کند را دنبال کردند و اخیراً نشان داده‌اند که کدام بخش از یک تجربه جدید باید به عنوان خاطره ذخیره شود.

کالب کمره گفت: «برای اولین بار در این مقاله، ما مشاهده کردیم که چگونه این نورون‌های فردی، بازنمایی‌های فضایی را در طول دوره های استراحت تثبیت می‌کنند.»

کاوش در یک محیط جدید

همچنین چند دهه پیش، دانشمندان کشف کردند که نورون‌های موجود در مغز حیواناتی که در خواب بودند، درست قبل از استراحت، اجازه کاوش در یک محیط جدید را داشتند و به شیوه‌ای واکنش می‌دادند که مسیر حرکت حیوانات را در طول کاوش دوباره پخش می‌کرد. این یافته با دانشی که در خواب به دست می‌آورند تا تجربیات جدید را به خاطرات پایدار تبدیل کند، همسو است؛ بنابراین نشان می‌دهد که بازنمایی فضایی بسیاری از این نورون‌های تخصصی در هیپوکامپ در طول خواب پایدار هستند.

کمره ادامه داد: ما تصور می کردیم که برخی از نورون‌ها ممکن است بازنمایی خود را تغییر دهند. با این حال، نشان دادن این امر مستلزم آن است که نحوه دستیابی نورون‌های منفرد به تنظیم فضایی، یعنی فرآیندی که مغز طی آن مسیر یا محیط جدیدی را می‌آموزد، ردیابی کنیم. محققان موش‌ها را آموزش دادند تا در مسیری بلند با پاداش بدوند و مشاهده کردند که چگونه تک تک نورون‌ها در هیپوکامپ حیوانات در این فرآیند «میبله» می‌شوند. با محاسبه در بسیاری از دور های جلو و عقب، محققان توانستند میدان مکان نورون‌ها را تخمین بزنند یا منطقه‌ای در محیطی که یک نورون خاص بیشتر به آن اهمیت می‌دهد. کمره گفت: نکته مهم در اینجا این است که مکان با استفاده از رفتار حیوان تخمین زده می‌شود.

دیبا نیز می‌گوید: من مدت‌هاست به این فکر کرده‌ام که چگونه می‌توانیم ترجیحات نورون‌ها را در خارج از ماز، مانند هنگام خواب ارزیابی کنیم. ما این چالش را با ارتباط دادن فعالیت هر یک از نورون‌ها به فعالیت همه نورون‌های دیگر برطرف کردیم و توانایی ردیابی ترجیحات نورون‌ها حتی بدون محرک، پیشرفت مهمی برای ما بود.

نمایش آنچه در خواب دیده اند

روش توانایی ردیابی ترجیحات نورون‌ها تأیید کرد که بازنمایی‌های فضایی که در طول تجربه یک محیط جدید شکل می‌گیرند، برای اکثر نورون‌ها، در طول چندین ساعت خواب پس از تجربه پایدار هستند. اما همانطور که محققان پیش بینی کرده بودند، در این قضیه چیزهای بیشتری وجود داشت.

کمره می‌گوید: «چیزی که بیش از همه در مورد این تحقیق دوست داشتم و دلیلی که در مورد آن بسیار هیجان‌زده شدم این بود که متوجه شدم در طول خواب تنها کاری که این نورون‌ها انجام می‌دهند تثبیت خاطره تجربه نیست.» . به نظر می رسد برخی از نورون‌ها در نهایت کار دیگری انجام می‌دهند.

ما می‌توانیم این تغییرات دیگر را که در طول خواب رخ می‌دهند، ببینیم و زمانی که حیوانات را برای بار دوم در محیط قرار می‌دهیم، می‌توانیم تأیید کنیم که این تغییرات واقعاً منعکس کننده چیزی است که در هنگام خواب حیوانات آموخته شده است. گویی قرار گرفتن در معرض دوم این فضا در واقع زمانی اتفاق می‌افتد که حیوان در خواب است.

سیم کشی های مغزی!

دیبا با اشاره به رابطه بین مدت زمان تجربه واقعی، گفت: «به نظر می‌رسد انعطاف‌پذیری یا سیم‌کشی مجدد در مغز به مقیاس‌های زمانی بسیار سریع نیاز دارد.» خاطرات واقعی، که بسیار فشرده شده‌اند.

وی همچنین با اشاره به یک قطعه ادبی معروف مارسل‌پروست، نویسنده مدرنیست فرانسوی که در آن خاطره دوران کودکی، دنیای گمشده‌ای از تجربه گذشته را به سختی در یک لحظه از بین می برد، گفت: اگر چیزی را به خاطر دارید، آن خاطره است.

این مطالعه نمونه‌ای از پیشرفت‌های علوم اعصاب است که در چند دهه گذشته با پیشرفت فناوری در طراحی کاوشگرهای عصبی با وضوح بالا و همچنین قدرت محاسباتی مبتنی بر یادگیری ماشین امکان‌پذیر شده است.

منبع: Sciencedaily

نیایش احمدی _ خبرنگار تحریریه جوان قدس