يكسر دماغك الحمض النووي الخاص به لتكوين ذكريات يمكن أن تدوم مدى الحياة

يكسر دماغك الحمض النووي الخاص به لتكوين ذكريات يمكن أن تدوم مدى الحياة

الطابع الزمني: 8 أبريل 2024 3:55 مساءً
يكسر دماغك الحمض النووي الخاص به لتكوين ذكريات يمكن أن تدوم مدى الحياة في ذكاء بيانات PlatoBlockchain. البحث العمودي. منظمة العفو الدولية.

بعض الذكريات تدوم مدى الحياة. الرهبة من رؤية كسوف الشمس الكامل. أول ابتسامة شاركتها مع شريك حياتك. لمحة عن حيوان أليف محبوب توفي للتو أثناء نومه.

ذكريات أخرى، ليس كثيرا. قليل منا يتذكر ما تناولناه على الغداء قبل أسبوع. لماذا تدوم بعض الذكريات بينما يتلاشى بعضها الآخر؟

والمثير للدهشة أن الإجابة قد تكون كسر الحمض النووي والالتهاب في الدماغ. على السطح، تبدو هذه العمليات ضارة تمامًا بوظيفة الدماغ. عادة ما ترتبط خيوط الحمض النووي المكسورة بالسرطان، ويرتبط الالتهاب بالشيخوخة.

لكن دراسة جديدة تشير الأبحاث التي أجريت على الفئران إلى أن كسر وإصلاح الحمض النووي في الخلايا العصبية يمهد الطريق لذكريات طويلة الأمد.

نحن نكوّن الذكريات عندما تنطلق الإشارات الكهربائية عبر الخلايا العصبية في منطقة الحصين، وهي منطقة على شكل فرس البحر تقع في عمق الدماغ. تقوم النبضات الكهربائية بتوصيل مجموعات من الخلايا العصبية معًا في شبكات تقوم بتشفير الذكريات. لا تلتقط الإشارات سوى مقتطفات قصيرة من تجربة عزيزة، ومع ذلك يمكن إعادة تشغيل بعضها مرارًا وتكرارًا لعقود من الزمن (على الرغم من أنها تتلاشى تدريجيًا مثل الأسطوانة المكسورة).

مثل الشبكات العصبية الاصطناعية، التي تشغل معظم أنظمة الذكاء الاصطناعي اليوم، اعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن إعادة توصيل اتصالات الدماغ تحدث بسرعة وتكون عرضة للتغييرات. لكن الدراسة الجديدة وجدت مجموعة فرعية من الخلايا العصبية التي تغير اتصالاتها لتشفير ذكريات طويلة الأمد.

وللقيام بذلك، من الغريب أن تقوم الخلايا العصبية بتجنيد البروتينات التي عادة ما تتصدى للبكتيريا وتسبب الالتهاب.

"عادة ما يعتبر التهاب الخلايا العصبية في الدماغ أمرا سيئا، لأنه يمكن أن يؤدي إلى مشاكل عصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون". محمد مؤلفة الدراسة الدكتورة يلينا رادولوفيتش في كلية ألبرت أينشتاين للطب في بيان صحفي. "لكن النتائج التي توصلنا إليها تشير إلى أن الالتهاب في بعض الخلايا العصبية في منطقة الحصين في الدماغ ضروري لصنع ذكريات طويلة الأمد."

أ يجب علي البقاء ام يجب علي ان ارحل؟

لدينا جميعًا سجل قصاصات عقلي لحياتنا. عند تشغيل الذاكرة - متى وأين ومن وماذا - تنقلنا عقولنا عبر الزمن لإحياء التجربة.

يقع الحصين في قلب هذه القدرة. في الخمسينيات من القرن العشرين، قام رجل يعرف باسم إتش إم بإزالة الحُصين من دماغه لعلاج الصرع. بعد الجراحة، احتفظ بذكريات قديمة، لكنه لم يعد قادرًا على تكوين ذكريات جديدة، مما يشير إلى أن منطقة الدماغ هي نقطة ساخنة لترميز الذكريات.

ولكن ما علاقة الحمض النووي بالحصين أو الذاكرة؟

يتعلق الأمر بكيفية توصيل خلايا الدماغ. تتصل الخلايا العصبية مع بعضها البعض من خلال نتوءات صغيرة تسمى المشابك العصبية. مثل الأحواض الموجودة بين شاطئين متعارضين، تضخ المشابك العصبية مواد كيميائية لنقل الرسائل من خلية عصبية إلى أخرى. اعتمادًا على الإشارات، يمكن للمشابك العصبية أن تشكل اتصالاً قويًا بالخلايا العصبية المجاورة لها، أو يمكنها خفض الاتصالات.

تسمى هذه القدرة على إعادة توصيل الدماغ باللدونة التشابكية. لقد اعتقد العلماء منذ فترة طويلة أنه أساس الذاكرة. عند تعلم شيء جديد، تتدفق الإشارات الكهربائية عبر الخلايا العصبية مما يؤدي إلى سلسلة من الجزيئات. تعمل هذه على تحفيز الجينات التي تعيد هيكلة المشبك العصبي إما لزيادة أو تقليل ارتباطها بالجيران. وفي الحصين، يمكن لهذا "القرص" أن يغير بسرعة أسلاك الشبكة العصبية الشاملة لتسجيل ذكريات جديدة.

اللدونة المتشابكة تأتي بتكلفة. تتكون المشابك العصبية من مجموعة من البروتينات المنتجة من الحمض النووي داخل الخلايا. مع التعلم الجديد، تتسبب الإشارات الكهربائية الصادرة من الخلايا العصبية في قطع مؤقت للحمض النووي داخل الخلايا العصبية.

تلف الحمض النووي ليس ضارًا دائمًا. لقد ارتبط بتكوين الذاكرة منذ عام 2021. دراسة واحدة وجد أن تكسر المادة الوراثية لدينا منتشر على نطاق واسع في الدماغ، وكان مرتبطًا بشكل مدهش بتحسن الذاكرة لدى الفئران. وبعد تعلم مهمة ما، كان لدى الفئران عدد أكبر من فواصل الحمض النووي في أنواع متعددة من خلايا الدماغ، مما يشير إلى أن الضرر المؤقت قد يكون جزءًا من عملية التعلم والذاكرة في الدماغ.

لكن النتائج كانت فقط للذكريات القصيرة. فهل تؤدي آليات مماثلة أيضاً إلى آليات طويلة الأمد؟

يقول الدكاترة: "إن ما يتيح تكرار التجارب القصيرة، المشفرة خلال ثوانٍ فقط، مرارًا وتكرارًا خلال العمر يظل لغزًا". بنجامين كيلفينغتون وتيد أبيل في معهد آيوا للعلوم العصبية، اللذين لم يشاركا في العمل، وكتب في الطبيعة.

أومليت الذاكرة

للعثور على إجابة، استخدم الفريق طريقة قياسية لتقييم الذاكرة. لقد استضافوا الفئران في غرف مختلفة: بعضها كان مريحًا؛ وقام آخرون بإعطاء المخلوقات صاعقة كهربائية صغيرة على أقدامهم، وهو ما يكفي فقط لدرجة أنهم لم يعجبهم الموطن. وسرعان ما تعلمت الفئران تفضيل الغرفة المريحة.

بعد ذلك، قارن الفريق التعبير الجيني لدى الفئران ذات الذاكرة الحديثة - بعد أربعة أيام تقريبًا من الاختبار - مع تلك التي مرت بعد شهر تقريبًا من الإقامة.

ومن المثير للدهشة أن الجينات المشاركة في الالتهاب اشتعلت بالإضافة إلى تلك المرتبطة عادة باللدونة التشابكية. ومن خلال البحث بشكل أعمق، وجد الفريق بروتينًا يسمى TLR9. يُعرف TLR9 عادة بأنه جزء من خط الدفاع الأول للجسم ضد البكتيريا الخطيرة، وهو يعزز الاستجابة المناعية للجسم ضد أجزاء الحمض النووي من البكتيريا الغازية. ولكن هنا، أصبح الجين نشطًا للغاية في الخلايا العصبية داخل الحصين، خاصة تلك التي تعاني من انقطاع الحمض النووي المستمر الذي يستمر لعدة أيام.

ماذا تعمل، أو ماذا تفعل؟ وفي أحد الاختبارات، قام الفريق بحذف الجين الذي يشفر TLR9 في الحصين. عند تحديها باختبار الغرفة، كافحت هذه الفئران لتذكر الغرفة "الخطيرة" في اختبار الذاكرة طويلة المدى مقارنة بأقرانها الذين لديهم الجين سليما.

ومن المثير للاهتمام أن الفريق وجد أن TLR9 يمكنه استشعار تكسر الحمض النووي. أدى حذف الجين إلى منع خلايا الفئران من التعرف على تكسر الحمض النووي، مما تسبب ليس فقط في فقدان الذاكرة طويلة المدى، ولكن أيضًا عدم الاستقرار الجينومي العام في خلاياها العصبية.

كتب كيلفينغتون وآبيل: "أحد أهم مساهمات هذه الدراسة هو فهم العلاقة بين تلف الحمض النووي... والتغيرات الخلوية المستمرة المرتبطة بالذاكرة طويلة المدى".

سر الذاكرة

كيف تستمر الذكريات طويلة المدى لا يزال لغزا. من المحتمل أن تكون الاستجابات المناعية مجرد جانب واحد.

في 2021، و نفس الفريق وجدت أن الهياكل الشبيهة بالشبكة حول الخلايا العصبية ضرورية للذاكرة طويلة المدى. وحددت الدراسة الجديدة TLR9 باعتباره بروتينًا يساعد في تكوين هذه الهياكل، مما يوفر آلية جزيئية بين مكونات الدماغ المختلفة التي تدعم الذكريات الدائمة.

وتشير النتائج إلى "أننا نستخدم الحمض النووي الخاص بنا كنظام إشارات"، كما يقول رادولوفيتش قال الطبيعة، حتى نتمكن من "الاحتفاظ بالمعلومات لفترة طويلة".

تبقى الكثير من الأسئلة. هل يؤدي تلف الحمض النووي إلى تعريض بعض الخلايا العصبية لتكوين شبكات ترميز الذاكرة؟ وربما يكون الأمر الأكثر إلحاحًا هو أن الالتهاب غالبًا ما يرتبط بالاضطرابات التنكسية العصبية، مثل مرض الزهايمر. كان TLR9، الذي ساعد الفئران على تذكر الغرف الخطرة في هذه الدراسة، متورطًا سابقًا في تحفيز الخرف عند التعبير عنه في الخلايا الدبقية الصغيرة. الخلايا المناعية في الدماغ.

"كيف يكون تنشيط TLR9 في الخلايا العصبية أمرًا ضروريًا لتكوين الذاكرة، في حين أنه في الخلايا الدبقية الصغيرة ينتج تنكسًا عصبيًا - وهو نقيض الذاكرة؟" سأل كيلفينغتون وهابيل. "ما الذي يفصل تلف الحمض النووي الضار والالتهاب عن ما هو ضروري للذاكرة؟"

الصورة الائتمان: جيرالت / بيكساباي

الطابع الزمني:

اكثر من التفرد المحور