راز عملکرد یکی از نواحی مهم مغز فاش شد

به گزارش ایسنا و به نقل از تی ان، یک سوال قدیمی در حوزه علوم اعصاب این است که چگونه مغز پستانداران(از جمله مغز ما) با محیط‌ها، اطلاعات و تجربیات خارجی سازگار می‌شود. در یک مطالعه جابجایی پارادایم(paradigm-shifting study) که در مجله “نیچر”(Nature) منتشر شده است، تحقیقات موسسه تحقیقات عصبی جان و دان دانکن(Duncan NRI) در بیمارستان کودکان تگزاس و کالج پزشکی بیلور، مراحل مکانیکی زیربنای نوع بالاتر. از شکل پذیری پلاستیسیته(synaptic plasticity) به نام پلاستیسیته سیناپسی نتیجه زمانی رفتاری(BTSP) را کشف کرده است.

جابه‌جایی پارادایم(Paradigm Shift) غالبا به تغییر اساسی و پارادای در تفکر و الگوهای ذهنی اندیشیدن اطلاق می‌شود که در نهایت خرد و کلان یک دیدگاه را متحول می‌کند.

این مطالعه که توسط دکتر “جفری مگی” (جفری مگی)، پروفسور کالج پزشکی بیلور می‌شود، نشان می‌دهد که چگونه قشر آنتورینال(EC) مغز را به هیپوکامپ (ناحیه‌ای در مغز که برای ناوبری فضای مهم است) می‌کند و می‌کند. حافظه را رمزگذاری کرده و آن را تثبیت می کند و آن را هدایت می کند تا مکان ها و فعالیت های زیرمجموعه ای از نورون های خود را به طور خاص تغییر دهد سازماندهی کند تا تغییر یافته در پاسخ به محیط در حال تغییر و نشانه های فضای دست باشد.

نورونها با انتقال انرژی‌های الکتریکی یا مواد شیمیایی از طریق ارتباط به نام سیناپس از ارتباط با یکدیگر می‌کنند. شکل‌های پلاستیسیته به اشاره به تطبیقی ​​این اتصالات عصبی برای قوی‌تر یا ضعیف‌تر شدن در طول زمان، به عنوان پاسخ مستقیم به تغییرات در محیط خارجی آنها دارد. این ابزار تطبیقی ​​نورون‌های ما برای پاسخ سریع و دقیق به نشانه‌های خارجی برای بقا و رشد ما حیاتی است و پایه‌های داخلی ذهنی و حافظه را تشکیل می‌دهد.

فعالیت مغز و رفتار حیوان به سرعت در پاسخ به تغییرات محیطی سازگار می‌شود

برای شناسایی مکانیسمی که زیربنای مغز پستانداران برای تطبیقی ​​است، دکتر “کریستین گرینبرگر” (کریستین گرینبرگر یکی از محققان این مطالعه، فعالیت گروه خاصی از سلولهای مکانی را که نورونهای تخصصی هیپوکامپ هستند و وظیفه ساخت و به روز کردن نقشه را دارند) از محیط‌های خارجی را بر روی آنها، اندازه‌گیری کرد. او یک میکروسکوپ قدرتمند را به مغز این موش‌ها متصل می‌کند و فعالیت این سلول‌ها را در حالی که موش‌ها روی تردمیل می‌دویدند اندازه‌گیری می‌کند.

دکتر گرینبرگر گفت: در مرحله اولیه، موشها با این مجموعه آزمایشی سازگار شدند و حالت (آب قند) در هر دور تغییر می‌کرد. در این مرحله، موش‌ها به طور مداوم با همان سرعت می‌شوند، در حالی که به طور مداوم مسیر را می‌لیسیدند. این به این معنی است که سلول‌های مکانی در این موشها یک الگوی کاشی کاری یکنواخت را تشکیل می‌دهند.

در مرحله بعدی، دریافت را در یک مکان خاص در مسیر همراه با چند نشانه بصری برای جهت دهی موش‌ها داد و فعالیت‌های همان نورون‌ها را گروه قرار می‌دهد.

گرینبرگر گفت: من دیدم که تغییر مکان، رفتار این حیوانات را تغییر داد. موش‌ها برای مدت کوتاهی قبل از هزینه‌ها، سرعت خود را کاهش می‌دهند تا آب قند را بچشند و جالب توجه است که این تغییر رفتار با افزایش تراکم و فعالیت‌های سلول‌های مکانی در اطراف مکان همراه بود. این نشان داد که تغییرات در نشانه‌های فضایی می‌تواند به سازماندهی مجدد و فعالیت‌های نورون‌های هیپوکامپ تبدیل شود.

این پارادایم تجربی به این نتیجه رسید که این امکان را می‌دهد تا بررسی کند که چگونه در نشانه‌های فضایی، مغز پستانداران را برای برانگیختن رفتارهای سازگارانه جدید شکل می‌دهد.

برای بیش از ۷۰ سال، نظریه هبیان (نظریه هبیان) که به عنوان محاوره‌ای به عنوان «نورون‌هایی است که با هم شلیک می‌کنند و به هم مرتبط می‌شوند» خلاصه می‌شود، به طور خاص به یک دیدگاه دانش‌آموز علوم اعصاب در مورد چگونگی قوی‌تر یا ضعیف شدن سیناپس‌ها در طول زمان تسلط داشت. در حالی که این نظریه، پیشرفت‌های متعدد در زمینه علوم اعصاب است اما دارای محدودیت‌هایی نیز می‌باشد. در سال 2017، این مطالعه نوع جدید و قدرتمندی از شکل‌پذیری پلاستیسیته (پلاستیسیته سیناپسی موقعیت زمانی رفتاری) را کشف کرد که بر روی این محدودیت‌ها غلبه کرده و مدلی را ارائه می‌دهد که به بهترین وجه از زمانی که نقش یا برنامه‌های رویدادهای مرتبط را ارائه می‌دهد. زندگی واقعی را تقلید می‌کند.

با استفاده از پارادایم آزمایشی جدید، دکتر گرینبرگر مشاهده کرد که در مرحله دوم، نورونهای مکانیکی سلولی که قبلا ساکت بودند، پس از تعیین مکان، به عنوان مکانهای مکانی بزرگی را در دور یک دست آوردند. این یافته با شکل غیرهبیان شکل‌پذیری و سیناپسی مطابقت دارد. آزمایش‌های تأیید شده است که تغییرات تطبیقی ​​مشاهده‌شده در سلول‌های مکانیکی هیپوکامپ و در رفتار این موش‌ها در واقع به دلیل پلاستیسیته سیناپسی در زمان رفتاری رخ می‌دهد.

قشر آنتورینالبه سلول‌های مکانیکی هیپوکامپ آموزش می‌دهد که چگونه به تغییرات محیطی واکنش نشان می‌دهد.

آزمایشگاهی مطالعات قبلی خود، می‌دانستند که سیناپسی بررسی زمانی رفتاری شامل یک راهنمای آموزشی/نظارتی است که لزوماً در مجاورت نورون‌های هدف (این، سلول‌های مکانی هیپوکامپ) است که فعال می‌شوند نمی‌گیرند. برای شناسایی منشا این آموزنده، آنها برآمدگی‌آکسونی را از ناحیه مغز نزدیک به نام قشر انتورینال(EC) مطالعه کردند که هیپوکامپ را عصب دار می‌کند و به عنوان دروازه‌های بین هیپوکامپ و نواحی نئوکورتیکال عمل می‌کند که روندهای مدیریت/تصمیم‌گیری بالاتر را کنترل می‌کند. .

دکتر مگی گفت: ما دریافتیم که وقتی به طور خاص زیرمجموعه‌ای از آکسون‌های قشر آنتورینال هستند که نورون‌های هیپوکامپ CA1 را که ما از آن‌ها ضبط می‌کنیم عصب‌دار می‌کردند را می‌توانستیم، از توسعه بیش از حد CA1 در مغز جلوگیری کنیم.

با انجام خط تحقیقات، آنها به این نتیجه رسیدند که قشر آنینال یک نتیجه آموزشی هدف‌دار نسبتا ثابت را ارائه می‌دهد که هیپوکامپ را برای سازماندهی مکان‌های جدید و فعالیت‌های سلول‌های مکانی هدایت می‌کند که به نوبه خود بر روی این بیماری تأثیر می‌گذارد.

دکتر مگی افزود: کشف یک بخش از مغز (انتورینال) می‌تواند ناحیه دیگری از مغز (هیپوکامپ) را برای تغییر مکان و فعالیت نورون‌های آن (سلول‌های مکان‌های علوم) هدایت کند، یک یافته فوق‌العاده بزرگ در اعصاب است. این به طور کامل دیدگاه ما را در مورد چگونگی ایجاد تغییرات در مغز تغییر می‌دهد و حوزه‌های احتمالی وجود دارد که چگونه ما را با مشکلات عصبی در آینده تغییر خواهد داد و ما را راهنمایی خواهد کرد.

انتهای پیام