أنت في إجازة العمر في كينيا ، تجتاز السافانا في رحلات السفاري ، حيث يشير المرشد السياحي إلى الأفيال إلى يمينك والأسود إلى يسارك. بعد سنوات ، تدخل إلى محل لبيع الزهور في مسقط رأسك وتشم رائحة مثل الزهور على أشجار ابن آوى التي تنتشر في المناظر الطبيعية. عندما تغمض عينيك ، يختفي المتجر وتعود إلى لاند رور. استنشاق بعمق ، تبتسم للذكرى السعيدة.
الآن دعنا نرجع. أنت في إجازة العمر في كينيا ، تجتاز السافانا في رحلات السفاري ، حيث يشير المرشد السياحي إلى الأفيال إلى يمينك والأسود إلى يسارك. من زاوية عينك ، لاحظت وحيد القرن خلف السيارة. فجأة ، انطلق باتجاهك ، ويصرخ المرشد السياحي في وجه السائق ليصطدم بالبنزين. مع ارتفاع الأدرينالين لديك ، تعتقد ، "هكذا سأموت." بعد سنوات ، عندما تدخل إلى محل لبيع الزهور ، تجعلك رائحة الأزهار الحلوة ترتجف.
قال "دماغك في الأساس يربط الرائحة بالمشاعر الإيجابية أو السلبية" هاو لي، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد سالك للدراسات البيولوجية في كاليفورنيا. هذه المشاعر ليست مرتبطة فقط بالذاكرة. هم جزء منه: يخصص الدماغ "تكافؤًا" عاطفيًا للمعلومات أثناء ترميزها ، ويغلق التجارب على أنها ذكريات جيدة أو سيئة.
والآن نحن نعرف كيف يقوم الدماغ بذلك. كما لي وفريقه ذكرت مؤخرا in الطبيعة، الفرق بين الذكريات التي تستحضر الابتسامة وتلك التي تثير الارتجاف يتم إنشاؤه بواسطة جزيء ببتيد صغير يعرف باسم نيوروتنسين. ووجدوا أنه بينما يحكم الدماغ على التجارب الجديدة في الوقت الحالي ، تقوم الخلايا العصبية بتعديل إطلاقها للنيوروتنسين ، وهذا التحول يرسل المعلومات الواردة إلى مسارات عصبية مختلفة ليتم ترميزها على أنها ذكريات إيجابية أو سلبية.
يشير الاكتشاف إلى أن الدماغ عند تكوينه للذكريات قد يكون منحازًا لتذكر الأشياء بخوف - وهو غرابة تطورية ربما ساعدت في إبقاء أسلافنا حذرين.
وقالت النتائج "تعطينا رؤى مهمة حول كيفية تعاملنا مع المشاعر المتضاربة" توماس ريان، عالم أعصاب في Trinity College Dublin لم يشارك في الدراسة. "لقد تحدى حقًا تفكيري الخاص في المدى الذي يمكننا فيه دفع الفهم الجزيئي لدارات الدماغ."
وقال لي إنه يفتح أيضًا فرصًا للتحقيق في الأسس البيولوجية للقلق والإدمان والحالات العصبية والنفسية الأخرى التي قد تنشأ أحيانًا عندما تؤدي الأعطال في الآلية إلى "معالجة سلبية أكثر من اللازم". من الناحية النظرية ، يمكن أن يكون استهداف الآلية من خلال عقاقير جديدة وسيلة للعلاج.
قال "هذه حقًا دراسة استثنائية" سيكون لها تأثير عميق على مفاهيم الطب النفسي حول الخوف والقلق وين لي، وهو أستاذ مشارك في جامعة ولاية فلوريدا يدرس بيولوجيا اضطرابات القلق ولم يشارك في الدراسة.
التوت الخطير
لا يزال علماء الأعصاب بعيدين عن فهم بالضبط كيف تقوم أدمغتنا بتشفير الذكريات وتذكرها - أو نسيانها ، في هذا الصدد. ومع ذلك ، يُنظر إلى تخصيص التكافؤ باعتباره جزءًا أساسيًا من عملية تكوين الذكريات المشحونة عاطفياً.
إن قدرة الدماغ على تسجيل الإشارات والتجارب البيئية على أنها ذكريات جيدة أو سيئة أمر بالغ الأهمية للبقاء على قيد الحياة. إذا كان تناول التوت يجعلنا مرضى للغاية ، فإننا نتجنب غريزيًا تلك التوت وأي شيء يبدو مثله بعد ذلك. إذا كان تناول التوت يجلب لك الرضا اللذيذ ، فقد نبحث عن المزيد. قال هاو لي: "لكي تكون قادرًا على التساؤل عما إذا كنت ستقترب أو تتجنب حافزًا أو شيء ما ، عليك أن تعرف ما إذا كان الشيء جيدًا أم سيئًا".
الذكريات التي تربط الأفكار المتباينة - مثل "التوت" و "المرض" أو "المتعة" - تسمى الذكريات الترابطية ، وغالبًا ما تكون مشحونة عاطفياً. تتشكل في منطقة صغيرة من الدماغ على شكل لوز تسمى اللوزة. على الرغم من أن اللوزة تُعرف تقليديًا باسم "مركز الخوف" في الدماغ ، إلا أنها تستجيب للمتعة والمشاعر الأخرى أيضًا.
يربط جزء واحد من اللوزة المخية ، وهو المركب الجانبي الجانبي ، المنبهات في البيئة بالنتائج الإيجابية أو السلبية. لكن لم يكن من الواضح كيف يتم ذلك حتى سنوات قليلة مضت ، عندما قامت مجموعة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا بقيادة عالم الأعصاب كاي تاي اكتشفوا شيئًا رائعًا يحدث في اللوزة الوحشية القاعدية للفئران ، وهم ذكرت في الطبيعة في و2015 in الخلايا العصبية في 2016.
أطلقت تاي وفريقها على اللوزة الجانبية القاعدية للفئران التي تتعلم ربط الصوت إما بمياه السكر أو بصدمة كهربائية خفيفة ، ووجدت أنه في كل حالة ، تعززت الاتصالات بمجموعة مختلفة من الخلايا العصبية. عندما شغّل الباحثون الصوت لاحقًا للفئران ، أصبحت الخلايا العصبية التي تم تقويتها من خلال المكافأة أو العقوبة المكتسبة أكثر نشاطًا ، مما يدل على مشاركتها في الذاكرة المرتبطة.
لكن فريق تاي لم يتمكن من معرفة ما الذي كان يوجه المعلومات نحو المجموعة الصحيحة من الخلايا العصبية. ما الذي كان بمثابة مشغل التبديل؟
كان الدوبامين ، وهو ناقل عصبي معروف بأهميته في تعلم الثواب والعقاب ، هو الإجابة الواضحة. ولكن دراسة 2019 أظهر أنه على الرغم من أن جزيء "الشعور بالسعادة" يمكن أن يشفر المشاعر في الذكريات ، إلا أنه لا يمكنه تعيين قيمة إيجابية أو سلبية للعاطفة.
لذلك بدأ الفريق في النظر في الجينات المعبر عنها في المنطقتين حيث تتشكل الذكريات الإيجابية والسلبية ، ووجهت النتائج انتباههم إلى الببتيدات العصبية ، وهي بروتينات صغيرة متعددة الوظائف يمكنها ببطء وثبات تقوية الروابط المشبكية بين الخلايا العصبية. ووجدوا أن مجموعة واحدة من الخلايا العصبية في اللوزة تحتوي على مستقبلات للنيوروتنسين أكثر من الأخرى.
كانت هذه النتيجة مشجعة لأن العمل السابق أظهر أن نيوروتنسين ، وهو جزيء ضئيل يبلغ طوله 13 حمضًا أمينيًا فقط ، يشارك في معالجة الثواب والعقاب ، بما في ذلك استجابة الخوف. شرع فريق تاي في معرفة ما سيحدث إذا غيروا كمية النيروتنسين في أدمغة الفئران.
جزيء صغير ذو شخصية كبيرة
ما تبع ذلك كان سنوات من المعالجة الجراحية والوراثية لخلايا الفئران وتسجيل السلوكيات التي نتجت عن ذلك. قال "بحلول الوقت الذي أنهيت فيه درجة الدكتوراه ، كنت قد أجريت ما لا يقل عن 1,000 عملية جراحية" برانيث نامبوري، مؤلف في كل من الصحف وقائد عام 2015.
خلال ذلك الوقت ، نقلت Tye مختبرها المتنامي عبر البلاد من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إلى معهد سالك. بقي نامبوري في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا - وهو الآن يدرس كيف يمثل الراقصون والرياضيون العواطف في حركاتهم - وانضم هاو لي إلى مختبر تاي كطبيب ما بعد الدكتوراة ، ويلتقط ملاحظات نامبوري. توقف المشروع أكثر بسبب الوباء ، لكن Hao Li استمر في العمل من خلال طلب حالة الأفراد الأساسيين والانتقال بشكل أساسي إلى المختبر ، وفي بعض الأحيان كان ينام هناك. قال تاي: "لا أعرف كيف ظل متحمسًا للغاية".
عرف الباحثون أن الخلايا العصبية في اللوزة لا تصنع النيروتنسين ، لذلك كان عليهم أولاً معرفة مصدر الببتيد. عندما قاموا بفحص الدماغ ، وجدوا خلايا عصبية في المهاد تنتج الكثير من النوروتنسين وتضغط على محاورها الطويلة في اللوزة.
ثم قام فريق تاي بتعليم الفئران ربط النغمة بعلاج أو صدمة. ووجدوا أن مستويات نيوروتنسين زادت في اللوزة بعد التعلم بالمكافأة وانخفضت بعد تعلم العقوبة. من خلال التغيير الجيني للخلايا العصبية المهادية للفئران ، كانوا قادرين على التحكم في كيفية ووقت إطلاق الخلايا العصبية للنوروتنسين. أدى تنشيط الخلايا العصبية التي أطلقت النيروتنسين في اللوزة المخية إلى تعزيز التعلم بالمكافأة ، بينما عزز القضاء على جينات النيروتنسين تعلم العقوبة.
اكتشفوا أيضًا أن تخصيص التكافؤ للإشارات البيئية يعزز الاستجابات السلوكية النشطة لهم. عندما منع الباحثون اللوزة من تلقي معلومات حول التكافؤ الإيجابي أو السلبي عن طريق ضرب الخلايا العصبية المهادية ، كانت الفئران أبطأ في جمع المكافآت ؛ في حالات التهديد ، تجمدت الفئران بدلاً من الهروب.
إذن ما الذي تشير إليه هذه النتائج أنه سيحدث إذا تعطل نظام تخصيص التكافؤ - بينما كان وحيد القرن الغاضب يشحنك ، على سبيل المثال؟ قال تاي "سوف تهتم قليلاً فقط". سيتم تسجيل لامبالاتك في هذه اللحظة في الذاكرة. وأضافت أنه إذا وجدت نفسك في موقف مشابه في وقت لاحق من حياتك ، فلن تلهمك ذاكرتك لمحاولة الهروب بشكل عاجل.
قال جيفري تاسكر ، الأستاذ في معهد الدماغ بجامعة تولين ، إن احتمال إغلاق دائرة دماغية بأكملها منخفض. من الأرجح أن الطفرات أو المشاكل الأخرى ستمنع ببساطة الآلية من العمل بشكل جيد ، بدلاً من عكس التكافؤ. قال: "سأتعرض لضغوط شديدة لأرى موقفًا يخطئ فيه شخص ما بين النمر المتشدد باعتباره نهجًا للحب".
وافق هاو لي وأشار إلى أن الدماغ من المحتمل أن يكون لديه آليات احتياطية من شأنها تعزيز المكافآت والعقوبات حتى لو فشل نظام التكافؤ الأساسي. وأضاف أن هذا سيكون سؤالًا مثيرًا للاهتمام يجب متابعته في العمل المستقبلي.
لاحظ تاسكر أن إحدى طرق دراسة العيوب في نظام التكافؤ قد تكون بفحص الأشخاص النادر جدًا الذين لا يبلغون عن شعورهم بالخوف ، حتى في المواقف التي يُنظر إليها بشكل روتيني على أنها مرعبة. يمكن أن يكون للعديد من الحالات والإصابات غير الشائعة هذا التأثير ، مثل متلازمة Urbach-Wiethe ، والتي يمكن أن تتسبب في تكوين رواسب الكالسيوم في اللوزة ، مما يقلل من استجابة الخوف.
الدماغ متشائم
قال وين لي إن النتائج "كبيرة جدًا من حيث تعزيز فهمنا وتفكيرنا لدائرة الخوف ودور اللوزة." وأضافت أننا نتعلم المزيد عن المواد الكيميائية مثل نيوروتنسين ، وهي أقل شهرة من الدوبامين ولكنها تلعب أدوارًا مهمة في الدماغ.
قال هاو لي إن العمل يشير إلى احتمال أن يكون الدماغ متشائمًا بشكل افتراضي. يجب على الدماغ أن يصنع ويطلق سراح نيوروتنسين لمعرفة المزيد عن المكافآت ؛ التعلم عن العقوبات يتطلب عملاً أقل.
يأتي المزيد من الأدلة على هذا التحيز من رد فعل الفئران عندما وضعت لأول مرة في مواقف التعلم. قبل أن يعرفوا ما إذا كانت الارتباطات الجديدة ستكون إيجابية أم سلبية ، انخفض إطلاق النيروتنسين من الخلايا العصبية المهادية. يتكهن الباحثون بأن المحفزات الجديدة يتم تخصيص تكافؤ سلبي أكثر تلقائيًا إلى أن يصبح سياقها أكثر تأكيدًا ويمكنه استردادها.
قال هاو لي: "أنت أكثر استجابة للتجارب السلبية مقابل التجارب الإيجابية". إذا كادت أن تصدمك سيارة ، فمن المحتمل أن تتذكر ذلك لفترة طويلة جدًا ، ولكن إذا كنت تأكل شيئًا لذيذًا ، فمن المحتمل أن تتلاشى هذه الذكرى في غضون أيام قليلة.
رايان أكثر حذرًا من توسيع مثل هذه التفسيرات إلى البشر. قال: "نحن نتعامل مع فئران مختبرية نشأت في بيئات شديدة الفقر ولديها خلفيات وراثية خاصة جدًا".
ومع ذلك ، قال إنه سيكون من المثير للاهتمام تحديد في التجارب المستقبلية ما إذا كان الخوف هو الحالة الافتراضية الفعلية للدماغ البشري - وما إذا كان ذلك يختلف باختلاف الأنواع ، أو حتى للأفراد الذين لديهم تجارب حياتية مختلفة ومستويات توتر.
قال وين لي إن النتائج هي أيضًا مثال رائع على مدى تكامل الدماغ: تحتاج اللوزة الدماغية إلى المهاد ، ومن المحتمل أن يحتاج المهاد إلى إشارات من مكان آخر. وقالت إنه سيكون من المثير للاهتمام معرفة أي الخلايا العصبية في الدماغ تغذي الإشارات إلى المهاد.
A دراسة حديثة نشرت في طبيعة الاتصالات وجد أن ذاكرة خوف واحدة يمكن ترميزها في أكثر من منطقة واحدة من الدماغ. ربما تعتمد الدوائر المعنية على الذاكرة. على سبيل المثال ، من المحتمل أن يكون نيوروتنسين أقل أهمية في ترميز الذكريات التي ليس لها الكثير من المشاعر المرتبطة بها ، مثل الذكريات "التصريحية" التي تتشكل عندما تتعلم المفردات.
بالنسبة إلى تاسكر ، كانت العلاقة الواضحة التي وجدتها دراسة تاي بين جزيء واحد ووظيفة وسلوك مثيرة للإعجاب للغاية. قال تاسكر: "من النادر أن تجد علاقة رأس برأس بين إشارة وسلوك ، أو دارة ووظيفة".
الأهداف العصبية والنفسية
إن هشاشة أدوار العصبونات العصبية والخلايا العصبية المهادية في تحديد التكافؤ قد تجعلها أهدافًا مثالية للأدوية التي تهدف إلى علاج الاضطرابات العصبية والنفسية. قال هاو لي من الناحية النظرية ، إذا كان بإمكانك إصلاح مهمة التكافؤ ، فقد تتمكن من علاج المرض.
ليس من الواضح ما إذا كانت الأدوية العلاجية التي تستهدف النيروتنسين يمكن أن تغير تكافؤ الذاكرة المتكونة بالفعل. قال نامبوري ، لكن هذا هو الأمل.
من الناحية الدوائية ، لن يكون هذا سهلاً. قال تاسكر: "من المعروف أن الببتيدات يصعب التعامل معها" ، لأنها لا تعبر الحاجز الدموي الدماغي الذي يعزل الدماغ ضد المواد الغريبة والتقلبات في كيمياء الدم. لكنه قال إن هذا ليس مستحيلاً ، وتطوير الأدوية الموجهة هو إلى حد كبير الاتجاه الذي يتجه إليه هذا المجال.
لا يزال فهمنا لكيفية تعيين الدماغ للتكافؤ به ثغرات مهمة. ليس من الواضح ، على سبيل المثال ، ما هي المستقبلات التي يرتبط بها النيروتنسين في الخلايا العصبية اللوزة لقلب مفتاح التكافؤ. قال تاي "هذا سوف يزعجني حتى يتم ملؤه".
قال هاو لي ، الذي تم تعيينه مؤخرًا كأستاذ مساعد في جامعة نورث وسترن ويخطط لاستكشاف بعض هذه الأسئلة بشكل أكبر في مختبره الجديد ، لا يزال الكثير غير معروف أيضًا حول الكيفية التي قد تؤدي بها مهام التكافؤ الإشكالية إلى القلق أو الإدمان أو الاكتئاب. قال هاو لي إنه بخلاف نيوروتنسين ، هناك العديد من الببتيدات العصبية الأخرى في الدماغ والتي تعتبر أهدافًا محتملة للتدخلات. نحن فقط لا نعرف ماذا يفعلون جميعًا. إنه فضولي أيضًا لمعرفة كيف سيتفاعل الدماغ مع موقف أكثر غموضًا حيث لم يكن من الواضح ما إذا كانت التجربة جيدة أم سيئة.
هذه الأسئلة باقية في دماغ Hao Li لفترة طويلة بعد أن حزم أمتعته وذهب إلى المنزل طوال الليل. الآن بعد أن عرف أي شبكة من الخلايا الثرثرة في دماغه تحرك المشاعر التي يشعر بها ، فإنه يمزح مع أصدقائه حول قيام دماغه بضخ الخلايا العصبية أو تثبيطها استجابةً لكل جزء من الأخبار الجيدة أو السيئة.
قال: "من الواضح أن هذا هو علم الأحياء ، يحدث للجميع". هذا "يجعلني أشعر بتحسن عندما أكون في مزاج سيء."
