نوشته: جاستین جکسون
با وجود توافق کلی میان دانشمندان علوم اعصاب در مورد اینکه حافظه‌های بلندمدت عمدتاً بر پایه الگوهای اتصال عصبی شکل می‌گیرند، هنوز در مورد چگونگی رمزگذاری دقیق این خاطرات در ساختار مغز، ابهام‌هایی جدی وجود دارد.
مغز قادر است خاطرات را برای مدت‌های طولانی – از چند روز تا چند دهه – حفظ کند، اما سازوکارهای زیربنایی این توانایی هنوز برای متخصصان در خط مقدم علم اعصاب ناشناخته است. این توانایی، حیوانات (از جمله انسان) را قادر می‌سازد تا تجربیات و آموخته‌های خود را در طول عمر به خاطر بسپارند.
برخی خاطرات بسیار شکننده‌اند؛ مانند به یاد آوردن نام فردی که به‌تازگی ملاقات کرده‌اید یا محل قرار دادن کلیدها. این‌ها به‌راحتی فراموش می‌شوند. اما در مقابل، خاطرات پایدارتری نیز وجود دارند که حتی در شرایطی مانند اختلالات عصبی یا توقف موقت فعالیت‌های مغزی همچنان باقی می‌مانند. این مسئله نشان می‌دهد که حفظ اطلاعات لزوماً به فعالیت دائمی نورون‌ها وابسته نیست.
همچنین، تفاوت میان فرآیند تشکیل خاطرات و بازیابی آن‌ها، این فرضیه را تقویت می‌کند که ساختارهای فیزیکی پایدار – نه تغییرات شیمیایی زودگذر – مسئول نگهداری بلندمدت اطلاعات هستند.
نظریه‌های گوناگون درباره مکانیزم حافظه
در طول قرن گذشته، پیشنهادهای متعددی برای توضیح مکانیزم فیزیکی حافظه مطرح شده‌اند. این پیشنهادها طیفی از تغییرات ساختاری را در بر می‌گیرند: از تغییرات در مولکول‌های پروتئینی و کانال‌های یونی گرفته تا بازآرایی‌های وسیع در ارتباطات سیناپسی.
مکانیسم‌هایی مانند تنظیم قدرت سیناپسی، تشکیل سیناپس‌های جدید (سیناپتوژنز)، تغییرات مولکولی درون سلولی، تغییر در تحریک‌پذیری نورون‌ها، و حتی دگرگونی در ساختار میلین یا اجزای ماتریکس خارج‌سلولی مطرح شده‌اند.
اما شواهدی نیز وجود دارد که این نظریه‌ها را به چالش می‌کشد؛ برای مثال، در شرایطی مثل هیپوترمی (افت دمای بدن)، با وجود ناپدید شدن موقت ساختارهای عصبی، حافظه از بین نمی‌رود. این مسئله باعث می‌شود که نظریه‌های مبتنی بر «ردپای صرفاً سیناپسی» زیر سؤال بروند.
بسیاری از دانشمندان معتقدند این مکانیسم‌ها ممکن است به‌صورت هم‌زمان و مکمل یکدیگر عمل کنند، که همین پیچیدگی، یافتن یک مبنای فیزیکی واحد برای حافظه را دشوار می‌سازد.
فقدان اجماع در جامعه‌ی علمی
با وجود یک قرن پژوهش، هنوز اجماعی بر سر اینکه کدام ویژگی‌های نوروفیزیولوژیکی مسئول رمزگذاری خاطرات بلندمدت هستند، وجود ندارد. آیا حافظه به ویژگی‌های دقیق مولکولی وابسته است یا به الگوهای کلی‌تر اتصال‌های عصبی؟ این ابهام نشان‌دهنده پیچیدگی فوق‌العاده مغز و موضوع حافظه است.
با این حال، در میان این طیف از نظریه‌ها، لازم است بدانیم جامعه علمی بر سر چه چیزهایی توافق دارد.
یک نظرسنجی علمی برای یافتن نقاط مشترک
در پژوهشی تحت عنوان «خاطرات از چه ساخته شده‌اند؟» که در مجله PLOS One منتشر شده، محققان از ۳۱۲ دانشمند علوم اعصاب درباره دیدگاه‌هایشان نسبت به ساختار فیزیکی حافظه سؤال کردند.
این افراد از دو گروه انتخاب شدند: ۳۳ متخصص شناخته‌شده در زمینه نوروفیزیولوژی حافظه (متخصصان «انگرام») و ۲۷۹ شرکت‌کننده در کنفرانس‌های علوم اعصاب محاسباتی و سیستمی (COSYNE) بین سال‌های ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۴.
شرکت‌کنندگان به ۲۸ سؤال در شش حوزه مختلف پاسخ دادند: اطلاعات جمعیت‌شناختی، باورها درباره ساختار حافظه، پیامدهای نظری، حفظ مغز، شبیه‌سازی کل مغز، و میزان آشنایی با مفاهیم مرتبط.
آیا ساختار مغز به‌تنهایی حافظه را در بر دارد؟
از آن‌ها پرسیده شد که آیا نقشه‌ی دقیقی از ساختار مغز می‌تواند به‌تنهایی اطلاعاتی مانند مسیر خروج از یک هزارتو یا رمز عبوری حفظ‌شده را در خود داشته باشد. حدود ۴۶٪ پاسخ‌دهندگان این موضوع را از نظر تئوری ممکن دانستند (در صورت وجود فناوری‌های بسیار پیشرفته). در مقابل، تقریباً یک‌سوم با آن مخالف بودند.
همچنین پاسخ‌دهندگان عناصر دیگری را برای رمزگشایی حافظه ضروری دانستند، از جمله:
الگوهای پویای فعالیت عصبی (۴۷٪)
اطلاعات زمینه‌ای از تجربه و وضعیت ذهنی (۴۳٪)
داده‌های حسی-حرکتی (۳۷٪)
گرادیان‌های شیمیایی یا الکتریکی (۱۵٪)
ویژگی‌های کوانتومی (۵٪)
اکثر افراد معتقد بودند که تغییرات در ارتباطات نورونی و قدرت سیناپسی، پایه‌ی اصلی حافظه‌های بلندمدت هستند و جزئیات مولکولی یا کوانتومی اهمیت کمتری دارند.
شبیه‌سازی مغز و رمزگشایی حافظه: چقدر محتمل است؟
سؤال مهم دیگر این بود که آیا می‌توان از مغزهایی که به‌صورت خاصی نگهداری شده‌اند (مثلاً با روش ASC – انجماد همراه با تثبیت با آلدهید)، خاطرات را رمزگشایی کرد. به‌طور میانگین، شرکت‌کنندگان ۴۱٪ احتمال موفقیت برای این کار در نظر گرفتند؛ گرچه پاسخ‌ها بسیار متغیر بودند (بین ۱۰ تا ۷۵٪).
همچنین، در مورد شبیه‌سازی کامل مغز از این نمونه‌ها، احتمال متوسط ۴۰٪ در نظر گرفته شد که در صورت وجود داده‌های الکتروفیزیولوژیکی قبلی، این رقم به ۶۲٪ افزایش می‌یابد.
جالب آنکه سابقه تحقیقاتی، گرایش به کارهای تجربی یا محاسباتی، و حتی میزان تخصص، تأثیر معناداری بر تفاوت دیدگاه‌ها نداشت.
پیش‌بینی‌ها برای زمان‌بندی امکان‌پذیر شدن شبیه‌سازی کامل مغز چنین بود:
کرم Caenorhabditis elegans تا حدود سال ۲۰۴۵
موش تا حدود سال ۲۰۶۵
انسان تا حدود سال ۲۱۲۵
نتیجه‌گیری
اکثر دانشمندان علوم اعصاب بر این باورند که خاطرات بلندمدت در ساختارهای پایدار مغز، به‌ویژه در ارتباطات نورونی و قدرت سیناپسی، ثبت می‌شوند. اما هنوز اختلاف‌نظرهایی جدی درباره‌ی اینکه دقیقاً چه ویژگی‌هایی و در چه مقیاسی این نقش را ایفا می‌کنند، وجود دارد.
تخمین‌های متفاوت درباره قابلیت رمزگشایی خاطرات از مغزهای حفظ‌شده یا شبیه‌سازی کامل مغز نیز نشان می‌دهد که بسیاری از پرسش‌های اساسی هنوز بی‌پاسخ مانده‌اند.
به‌گفته محققان، نبود اجماع در این حوزه نشانه‌ی ضعف نیست، بلکه بازتابی است از تلاش‌های گسترده و متنوع برای درک بهتر ماهیت فیزیکی حافظه. آنان امیدوارند که پیشرفت در فناوری‌های مشاهده‌ای و مدل‌سازی محاسباتی در نهایت به روشن شدن این مسیر کمک کند.
منبع: Phys.org
