کلید نگهداری ذخیره اطلاعات در مغز چیست؟
حافظه فعال یا حافظه کاری، شامل توانایی ما در بخاطر آوردن و مدیریت اطلاعات است و به عبارتی موتور جستجوی ذهن است. فرآیندهای پیچیده ای مانند درک مطلب، خواندن، درک ریاضی و انجام محاسبات و جهت یابی، همگی توسط حافظه فعال مدیریت می شوند
محققان در این مطالعه، میزان فعالیت سلول های مغز در حیوانات را در حین انجام کاری مرتبط با حافظه فعال با خروجی مدل های مختلف رایانه ای مقایسه کردند.
نتایج از این ایده حمایت می کند که شبکه ای از نورون ها، اطلاعات را از طریق تغییرات کوتاه مدت در الگوی اتصالات مغزی یا سیناپس ها ذخیره می کنند. با این فرضیه مرسوم، که نورون ها به طور مداوم فعال باقی می مانند و از این طریق حافظه و خاطرات را ذخیره می کنند، در تضاد بود.
پژوهشگران توضیح داده اند: با اینکه هر دو مدل، اطلاعات را در ذهن ذخیره می کند، تنها نسخه هایی که به سیناپس ها اجازه ایجاد یک تغییر موقت در اتصالات (“انعطاف پذیری سیناپسی کوتاه مدت”) را می دادند، الگوهای فعالیت عصبی که در حافظه کاری مشاهده می شوند را تولید کردند.
دانشمندان افزوده اند: این نوع مکانیسم ها برای فعالیت آزاد و انعطاف پذیر حافظه فعال، ضروری هستند. اگر حافظه کاری، فعالیت ثابتی داشته باشد، به سادگی یک کلید چراغ خواهد بود؛ اما حافظه فعال یک سیستم پیچیده و پویا است.
محققان همچنین با اشاره به اهمیت تطبیق مدل های کامپیوتری با داده های دنیای واقعی، خاطرنشان کرده اند: اغلب مردم تصور می کنند که حافظه فعال در نورون ها اتفاق می افتد، یا به عبارت دیگر فعالیت عصبی مداوم باعث ایجاد افکار مداوم می شود. با این وجود، این دیدگاه، مطابقتی با داده های واقعی ندارد.
دانشمندان با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی با انعطاف پذیری سیناپسی کوتاه مدت، نشان داده اند که به جای فعالیت نورون ها، فعالیت سیناپسی می تواند بستری برای حافظه فعال باشد.
برای تعیین نحوه نگهداری اطلاعات حافظه کاری در ذهن، محققان، فعالیت الکتریکی صدها نورون در قشر جلوی مغز حیوانات را در حین انجام یک بازی حافظه فعال، اندازه گیری کردند. در هر یک از دورهای متعدد این بازی، تصویری به حیوان نشان داده می شد و سپس ناپدید می شد. یک ثانیه بعد، دو تصویر که یکی از آنها تصویر اصلی بود، نمایش داده می شد و حیوان باید برای کسب امتیاز، به تصویر اصلی نگاه می کرد. لحظه کلیدی این بازی، آن ثانیه میانی است که «دوره تاخیر» نامیده می شود، و طی این مدت، تصویر باید قبل از آزمون، در ذهن حفظ شود.
تیم تحقیقاتی مشاهده کرد که نورون ها هنگام دیدن تصویر اصلی و و زمانی که تصاویر باید در طول آزمایش فراخوانی شوند، به شدت و به طور مداوم برانگیخته می شوند، اما در طول دوره تأخیر، فقط به طور متناوب می جهند.
سپس محققان، از طریق اندازه گیری فعالیت های این جهش های نگهانی، اطلاعات حافظه کاری را استخراج کردند و دریافتند که این جهش ها، اطلاعات را در طول دوره تاخیر نشان نمی دهد. این موضوع، یک سوال کلیدی را مطرح کرد؛ اگر جهش ها اطلاعات را در ذهن نگه نمی دارند، پس چه چیزی این وظیفه را بر عهده دارد؟
پژوهشگران اظهار داشتند: تغییرات در «وزن» سیناپس ها می توانند به جای جهش ها، اطلاعات را ذخیره کنند. پس از تجزیه و تحلیل ها، محققان یک رمزگشا برای خواندن اطلاعات از وزن سیناپسی ایجاد کردند و دریافتند که برخلاف جهش های ناگهانی، سیناپس ها اطلاعات حافظه کاری را در طول دوره تاخیر، نشان می دهند.
یافته های تحقیقاتی در مجله PLoS Computational Biology قابل دسترسی هستند.
