במחקר חדש, נוירוביולוגים באוניברסיטת נורת'ווסטרן מצאו כי ה- GPS הפנימי של המוח משתנה בכל פעם שאנחנו מנווטים בסביבה סטטית מוכרת.
המשמעות היא שאם מישהו הולך באותו מסלול בכל יום – והדרך והתנאים הסובבים אותם נשארים זהים – כל הליכה עדיין מפעילה תאי מוח או נוירונים שונים של "ייצור מפות" או נוירונים.
לא רק תגלית זו שופכת אור על התעלומה הבסיסית של האופן בו המוח מעבד ומאחסן זיכרונות מרחביים, אלא שהוא יכול להיות בעל השלכות עמוקות על הבנת המדענים את הזיכרון, הלמידה ואפילו ההזדקנות.
המחקר יפרסם ביום רביעי (23 ביולי) בכתב העת טֶבַעו
המחקר שלנו מאשר כי זיכרונות מרחביים במוח אינם יציבים וקבועים. אתה לא יכול להצביע על קבוצה אחת של נוירונים במוח ולהגיד: 'הזיכרון הזה מאוחסן ממש שם'. במקום זאת, אנו מגלים שזיכרונות מועברים בין נוירונים. אותה חוויה בדיוק תערוך נוירונים שונים בכל פעם. זה לא שינוי פתאומי, אבל זה לאט לאט מתפתח. "
דניאל דומבק, הסופר הבכיר של המחקר, אוניברסיטת נורת'ווסטרן
דומבק הוא פרופסור לנוירוביולוגיה ופרופסור להוראה ומחקר ונדר-לואיס במכללת וויינברג של נורת'ווסטרן לאמנויות ומדעים. המחקר היה שיתוף פעולה בין דומבק ושלושה מחברי המעבדה שלו: ג'ייסון מטפס, היידר דבודי וג'ון יאנג הו. מטפס, שהוא אחד המחברים הראשונים של המחקר, הוא כיום פרופסור עוזר לפיזיולוגיה מולקולרית ומשולבת באוניברסיטת אילינוי, אורבנה-שמפיין.
תעלומת זיכרון
ממוקם עמוק בתוך האונה הזמנית של המוח, ההיפוקמפוס מאחסן זיכרונות הקשורים לניווט מרחבי. במשך עשרות שנים, נוירוביולוגים חשבו שאותם נוירונים היפוקמפלים קידדו זיכרונות מאותם מקומות. במילים אחרות, הדרך שמישהו עשוי לקחת מחדר השינה שלהם למטבח שלהם אמור להפעיל את אותו רצף של נוירונים בדיוק במהלך כל הליכה של חצות לכוס מים.
עם זאת, לפני כעשר שנים, המדענים צילמו את מוחו של MICE כאשר הם עברו במבוך. אפילו כאשר העכברים עברו את אותו מבוך יום אחרי יום, נוירונים שונים ירו במהלך כל ריצה. מדענים תהו אם התוצאות היו פלוק.
"אנשים בתחום התחילו לתהות אם העכברים באמת חווים אותה חוויה במהלך כל ריצה במבוך," אמר דומבק. "אולי הם רצים מהר יותר בימים. אולי הריחות משתנים מיום ליום. אולי יש הבדלים סביבים או התנהגותיים עדינים, בלתי נמנעים או התנהגותיים המשנים את החוויה הכוללת."
"שלטנו על כל מה שיכולנו"
כדי לבדוק את השאלות הללו, דומבק וצוותו עיצבו ניסוי שהעניק להם שליטה חסרת תקדים על הקלט החושי של העכברים. ראשית, הצוות השתמש במערכת מציאות מדומה רב -סנסורית מתקדמת – שפותחה בעבר במעבדה של דומבק – כדי להבטיח רמזים חזותיים זהים של בעלי החיים. לאחר מכן, העכברים עברו דרך המבוך הווירטואלי על הליכונים, והבטיחו מדידה מדויקת של המהירות. לבסוף, המדענים מניחים קונוסים על אפם של העכברים כדי לספק ריחות זהים לכל מפגש.
לאחר הפעלת הניסוי מספר פעמים, התוצאות היו ברורות. אפילו בעולם וירטואלי לשחזור מאוד, הנוירונים המקודדים עדיין נסחפו. הממצא אישר כי המפות המרחביות של המוח הן דינאמיות מטבעו, תוך מתעדכנות ללא הרף ללא קשר עד כמה מרחב סטטי עשוי להיות.
"שלטנו על כל מה שיכולנו," אמר דומבק. "הייתי משוכנע שאנחנו הולכים להשיג את התוצאה ההפוכה ולהראות שזיכרונות באמת זהים לאותו מרחב. אבל מסתבר שהם לא. קבוצה שונה של נוירונים מופעלת בכל פעם."
השלכות על הזדקנות
למרות שדפוסים מעטים התעוררו במהלך הניסוי, דומבק וצוותו הבחינו בגורם עקבי אחד. הנוירונים הנרגשים ביותר, שהופעלו ביתר קלות, שמרו על זיכרונות מרחביים יציבים יותר לאורך ריצות מרובות דרך המבוך הווירטואלי. מכיוון שרגישות עצבית פוחתת עם הגיל, הממצא יכול לעזור למדענים להבין את תפקיד ההזדקנות בכל הנוגע ליכולתו של המוח לקודד זיכרונות חדשים.
"נראה כי יש נוירונים טובים יותר להחזיק את הזיכרון המקורי מאשר באחרים", אמר דומבק. "נראה כי נוירונים נרגשים באמת מאחסנים זיכרונות בצורה הטובה ביותר. אלה היורים בצורה חלשה יותר הם אלה שבסופו של דבר משתנים. אז נראה שיש איזה מרכיב קטן מהזיכרון המקורי שעדיין שם בשבריר הקטן הזה של נוירונים."
דומבק וצוותו עדיין מהרהרים מדוע הנוירונים המופעלים משתנים למרות שהמרחב נשאר זהה לחלוטין. למרות שהוא עדיין לא בטוח, דומבק אמר שהסיבה עשויה להיות קשורה לזמן.
"גם אם יש לך את אותה חוויה בדיוק, זה צריך להתרחש בזמן אחר", אמר דומבק. "אם אני מטייל באותה דרך פעמיים, וזה זהה בשתי הפעמים, אני כנראה עדיין רוצה לזכור שעשיתי את אותה טיול פעמיים. יתכן שהמוח מאלץ אותנו לקחת חוויות דומות מאוד המתרחשות בזמנים שונים ולזכור אותם בדרכים שונות במקצת. זה נותן לנו גישה לזיכרונות של אותם חוויות אינדיבידואליות."
המחקר, "ייצוגים בהיפוקמפוס נסחפים בסביבות רב -סנסוריות יציבות", נתמך על ידי המכונים הלאומיים לבריאות (מספר המענק R01MH101297, T32AG020506 ו- 1F32NS16023).
