למוח האנושי יש את היכולת יוצאת הדופן להבחין במהירות בין אדם זר למישהו מוכר, אפילו שהוא יכול לזכור בו זמנית פרטים על מישהו לאורך עשרות שנים של מפגשים. כעת, במחקרי עכברים, מדענים ממכון צוקרמן של קולומביה חשפו כיצד המוח מבצע באלגנטיות את שתי המשימות.
"ממצאים אלה הם העדות הראשונה לכך שאוכלוסיית נוירונים בודדת יכולה להשתמש בקודים שונים כדי לייצג פרטים חדשים ומוכרים", אמר הסופר המתכתב סטפנו פוסי, דוקטורט, פרופסור למדעי המוח במכללת רופאים ומנתחים ואגלוס בקולומביה, חוקר ראשי במכון צוקרמן של קולומביה וחבר במרכז למדעי המוח התיאורטיים של קולומביה.
במאמר שפורסם היום ב עֲצָבוֹן, מדעני קולומביה חקרו את הזיכרון החברתי, את היכולת לזכור מפגשים עם אחרים. צורת זיכרון זו מורכבת משני תהליכים נפשיים נפרדים – הבחנה בין אנשים חדשים ומוכרים, והיזכרות בפרטים על אלה המוכרים.
אנו יכולים לקבוע בקלות אם מישהו מוכר אך עלולים להתקשות לזכור את הפרטים של היכן וכיצד אנו מכירים את אותו אדם, במיוחד כאשר נתקלים בו מחוץ להקשר."
סטיבן א. סיגלבאום, דוקטור, סופר מתכתב, יו"ר המחלקה למדעי המוח במכללת רופאים ומנתחים ואגלוס בקולומביה
עבודה קודמת התקשתה להצביע על האופן שבו המוח מבצע את שתי המשימות, לאור הדרישות הסותרות שלהם. היכולת לזהות אם מישהו מוכר או לא חייבת לחול על פני מקומות ואירועים רבים ושונים, בעוד שזיכרון כרוך בזכור חוויות ספציפיות רבות לגבי אדם נתון.
במחקר החדש, המדענים חקרו אזור מוח שנקרא CA2, חלק מההיפוקמפוס, זוג מבני מוח בצורת סוס ים החיוניים לזיכרון. ד"ר סיגלבאום גילה בעבר את התגלית פורצת הדרך כי נוירוני CA2 חשובים במיוחד לזיכרון חברתי.
החוקרים ניתחו את מוחם של עכברים באמצעות הדמיית סידן, טכניקה המסתמכת על תאים שעברו שינוי גנטי – במקרה זה, ב-CA2-, שמשנים את צבעם במהירות כשהם פעילים. הדמיית סידן אפשרה ללארה בויל, סטודנטית ל-MD-PhD לשעבר במעבדה של סיגלבאום והחברה הראשונה של המחקר, לדעת במדויק אילו נוירונים הם בודקים.
"זה עזר לנקות את אי הוודאות ממחקרים קודמים בכל הנוגע להבחנה בין התגובות של מוח העכבר לאנשים חדשים ומוכרים", אמר ד"ר סיגלבאום, ג'רלד ד. פישבאך, ד"ר, פרופסור למדעי המוח ולפרמקולוגיה, וחוקר ראשי ב- מכון צוקרמן.
המדענים תיעדו לראשונה כיצד תאי CA2 של המכרסמים הגיבו כאשר הם נחשפו לזוג זרים או לזוג חברים מוכרים. לאחר מכן, הם השתמשו בשיטות חישוביות, בראשות הצוות של ד"ר פוסי, כדי לנתח את דפוס הפעילות בכ-400 עד 600 נוירונים ב-CA2.
המדענים מצאו שאוכלוסיית נוירונים מקודדת זיכרונות של אנשים מוכרים ובלתי מוכרים כאחד. באופן בלתי צפוי, הנוירונים השתמשו בדפוסי פעילות שונים בהתאם לרמת ההיכרות של העכבר עם מכרסם אחר.
כאשר נחשפו עכברים לעכברים אחרים שלא היו ידועים להם, הפעילות שהתקבלה ב-CA2 הייתה פשוטה יחסית או, בעגה של המדענים, "נמוכה ממדים". זה כאילו כמה מחברי תזמורת ניגנו את אותם תווים בדיוק, הסביר ד"ר פוסי. לעומת זאת, חשיפה לחברי חול המוכרים הובילה לפעילות CA2 מורכבת יותר במימד גבוה, כאילו המוזיקאים כולם ניגנו מנגינות שונות.
החישובים והסימולציות של החוקרים מצביעים על כך שהפעילות העצבית המורכבת יותר, או בעלת מימדים גבוהים יותר, יכולה לעזור למוח לקודד את הזיכרונות המפורטים של מפגשים מהעבר עם אנשים מוכרים. לעומת זאת, הפעילות הפשוטה יותר, או הממדית הנמוכה יותר, יכולה לעזור למוח לזהות באופן אמין אנשים חדשים בהקשרים שונים.
"כשאתה נתקל במישהו חדש, אתה יכול להשתמש בקטגוריות מופשטות כדי לתאר אותם בראש שלך-; למשל, זה ילד, עם שיער חום, תרמיל אדום", אמר לורנצו פוזאני, שותף למחקר פוסט-דוקטורט, PhD, מחבר ראשון בנושא. המחקר שהוביל את הניתוח החישובי. "ואז, ככל שאתה לומד להכיר אותם, הם הופכים לאדם ואישיות ספציפיים."
גילוי בסיסי זה לגבי האופן שבו מקודדים פרטים על אחרים עשוי לשפוך אור על הפרעות המשפיעות על הזיכרון.
"כשאנחנו מסתכלים על מודלים שונים של עכברים של מחלות אנושיות כמו סכיזופרניה או אלצהיימר שידוע כי הם משפיעים על הזיכרון, כעת נוכל לשאול בצורה מדויקת יותר כיצד הפעילות העצבית התומכת בזיהוי והיזכרות של היכרות עשויה להשתנות", אמר ד"ר סיגלבאום. "התקווה שלנו היא שמה שלמדנו עשוי להוביל להבנה טובה יותר של סוגי ההתערבויות שיכולות להציל ליקויים בזיכרון בהפרעות הללו".
המאמר, "גיאומטריות מכוונות של ייצוגים בהיפוקמפוס עומדות בדרישות החישוביות של זיכרון חברתי", פורסם באינטרנט ב- עֲצָבוֹן ב-TK, 2024.
הרשימה המלאה של המחברים כוללת את לארה מ. בויל, לורנצו פוסאני, שרה אירפן, סטיבן א. סיגלבאום וסטפנו פוסי.
