یک خاطره خوب یا یک خاطره بد؟ یک مولکول مغز تصمیم می گیرد.

شما در تعطیلات یک عمر در کنیا هستید و در سافاری از ساوانا عبور می کنید و راهنمای تور به فیل ها در سمت راست و شیرها در سمت چپ شما اشاره می کند. سال‌ها بعد، وارد یک گل فروشی در شهر خود می‌شوید و چیزی شبیه گل‌های درختان شغال‌بری را می‌بویید که منظره را پر کرده است. وقتی چشمان خود را می بندید، فروشگاه ناپدید می شود و دوباره به لندرور بازگشته اید. با دم عمیق، به خاطره شاد لبخند میزنی.

حالا بیایید به عقب برگردیم. شما در تعطیلات یک عمر در کنیا هستید و در سافاری از ساوانا عبور می کنید و راهنمای تور به فیل ها در سمت راست و شیرها در سمت چپ شما اشاره می کند. از گوشه چشم متوجه می‌شوید که یک کرگدن به دنبال خودرو می‌رود. ناگهان به سمت شما می دود و راهنمای تور به راننده فریاد می زند که گاز را بزند. با بالا رفتن آدرنالین شما، فکر می کنید، "من اینگونه خواهم مرد." سال ها بعد، وقتی وارد یک گل فروشی می شوید، عطر شیرین گل شما را به لرزه در می آورد.

گفت: "مغز شما اساساً بو را با احساسات مثبت یا منفی مرتبط می کند." هائو لی، محقق فوق دکترا در موسسه مطالعات بیولوژیکی سالک در کالیفرنیا. این احساسات فقط با حافظه مرتبط نیستند. آنها بخشی از آن هستند: مغز زمانی که اطلاعات را رمزگذاری می کند، یک «ظرفیت» عاطفی به آن اختصاص می دهد، و تجربیاتی را به عنوان خاطرات خوب یا بد قفل می کند.

و اکنون می دانیم که مغز چگونه این کار را انجام می دهد. به عنوان لی و تیمش اخیرا گزارش شده است in طبیعتتفاوت بین خاطراتی که باعث ایجاد یک لبخند می شوند و خاطراتی که باعث ایجاد لرز می شوند توسط یک مولکول پپتیدی کوچک به نام نوروتنسین ایجاد می شود. آنها دریافتند که وقتی مغز تجربیات جدید را در لحظه قضاوت می کند، نورون ها آزادسازی نوروتنسین را تنظیم می کنند و این تغییر، اطلاعات دریافتی را به مسیرهای عصبی مختلف می فرستد تا به عنوان خاطرات مثبت یا منفی رمزگذاری شوند.

این کشف نشان می‌دهد که مغز در خلق خاطرات، ممکن است نسبت به به خاطر سپردن چیزها با ترس تعصب داشته باشد - یک ابهام تکاملی که ممکن است به احتیاط نگه داشتن اجداد ما کمک کرده باشد.

این یافته‌ها به ما بینش مهمی در مورد نحوه برخورد با احساسات متضاد می‌دهد توماس رایان، یک عصب شناس در کالج ترینیتی دوبلین که در این مطالعه شرکت نداشت. این واقعاً تفکر من را در مورد اینکه چقدر می توانیم درک مولکولی مدارهای مغز را پیش ببریم، به چالش کشیده است.

لی گفت، همچنین فرصت‌هایی را برای کاوش در زمینه‌های بیولوژیکی اضطراب، اعتیاد و سایر شرایط عصبی روان‌پزشکی باز می‌کند که ممکن است گاهی اوقات زمانی که خرابی در مکانیسم منجر به «پردازش منفی بیش از حد» شود، ایجاد شود. در تئوری، هدف قرار دادن مکانیسم از طریق داروهای جدید می تواند راهی برای درمان باشد.

گفت: "این واقعاً یک مطالعه فوق العاده است" که تأثیر عمیقی بر مفاهیم روانپزشکی در مورد ترس و اضطراب خواهد داشت. ون لی، دانشیار دانشگاه ایالتی فلوریدا که زیست شناسی اختلالات اضطرابی را مطالعه می کند و در این مطالعه شرکت نداشت.

توت های خطرناک

دانشمندان علوم اعصاب هنوز از درک دقیق چگونگی رمزگذاری و به خاطر سپردن خاطرات توسط مغز ما دور هستند - یا آنها را فراموش می کنند. با این وجود، تخصیص ظرفیت به عنوان بخشی اساسی از فرآیند شکل گیری خاطرات دارای بار عاطفی دیده می شود.

توانایی مغز برای ثبت علائم و تجربیات محیطی به عنوان خاطرات خوب یا بد برای بقا حیاتی است. اگر خوردن توت ما را بسیار بیمار می کند، به طور غریزی از آن توت و هر چیزی که بعد از آن شبیه آن به نظر می رسد اجتناب می کنیم. اگر خوردن یک توت رضایت خوشمزه را به همراه دارد، ممکن است به دنبال چیزهای بیشتری باشیم. هائو لی گفت: «برای اینکه بتوانید از نزدیک شدن یا اجتناب از یک محرک یا یک شی سؤال کنید، باید بدانید که آیا آن چیز خوب است یا بد.

خاطراتی که ایده های متفاوتی را به هم مرتبط می کنند - مانند "توت" و "بیماری" یا "لذت" - خاطرات تداعی نامیده می شوند و اغلب از نظر احساسی بار می شوند. آنها در یک ناحیه کوچک بادام شکل از مغز به نام آمیگدال تشکیل می شوند. اگرچه به طور سنتی به عنوان "مرکز ترس" مغز شناخته می شود، آمیگدال به لذت و سایر احساسات نیز پاسخ می دهد.

بخشی از آمیگدال، مجموعه قاعده‌ای جانبی، محرک‌های موجود در محیط را با پیامدهای مثبت یا منفی مرتبط می‌کند. اما مشخص نبود که چگونه این کار را انجام می دهد تا اینکه چند سال پیش، زمانی که گروهی در موسسه فناوری ماساچوست به رهبری این عصب شناس کای تای اتفاق قابل توجهی را در آمیگدال قاعده‌ای جانبی موش‌ها کشف کردند گزارش شده در طبیعت در 2015 و in یاخته عصبی در 2016.

تای و تیمش به آمیگدال قاعده‌ای جانبی موش‌ها نگاه کردند که یاد می‌گیرند صدا را با آب قند یا شوک الکتریکی خفیف مرتبط کنند و دریافتند که در هر مورد، اتصالات به گروه متفاوتی از نورون‌ها تقویت می‌شود. وقتی محققان بعداً صدا را برای موش‌ها پخش کردند، نورون‌هایی که با پاداش یا تنبیه آموخته‌شده تقویت شده بودند، فعال‌تر شدند و مشارکت خود را در حافظه مرتبط نشان دادند.

اما تیم تای نمی‌توانست تشخیص دهد چه چیزی اطلاعات را به سمت گروه مناسبی از نورون‌ها هدایت می‌کند. چه چیزی به عنوان اپراتور سوئیچ عمل کرد؟

دوپامین، یک انتقال دهنده عصبی که در یادگیری پاداش و تنبیه مهم است، پاسخ واضح بود. ولی یک مطالعه 2019 نشان داد که اگرچه این مولکول «احساس خوب» می‌تواند احساسات را در خاطرات رمزگذاری کند، اما نمی‌تواند به آن احساس ارزش مثبت یا منفی بدهد.

بنابراین تیم شروع به بررسی ژن‌های بیان شده در دو ناحیه‌ای که خاطرات مثبت و منفی در حال شکل‌گیری بودند، کردند و نتایج توجه آن‌ها را به نوروپپتیدها معطوف کرد، پروتئین‌های چند عملکردی کوچکی که می‌توانند به آرامی و پیوسته ارتباطات سیناپسی بین نورون‌ها را تقویت کنند. آنها دریافتند که یک مجموعه از نورون های آمیگدال نسبت به دیگری گیرنده های بیشتری برای نوروتنسین دارند.

این یافته دلگرم کننده بود، زیرا کار قبلی نشان داده بود که نوروتنسین، مولکولی ناچیز که تنها 13 اسید آمینه طول دارد، در پردازش پاداش و تنبیه، از جمله پاسخ ترس، نقش دارد. تیم تای تصمیم گرفتند تا بدانند اگر میزان نوروتنسین را در مغز موش‌ها تغییر دهند، چه اتفاقی می‌افتد.

مولکول کوچک با شخصیت بزرگ

آنچه پس از آن سال‌ها دستکاری ژنتیکی و جراحی نورون‌های موش و ثبت رفتارهای حاصل از آن بود. گفت: «تا زمانی که دکترای خود را تمام کردم، حداقل 1,000 عمل جراحی انجام داده بودم. پرانیت نامبوری، نویسنده هر دو مقاله و رهبر سال 2015.

در آن زمان، تای آزمایشگاه رو به رشد خود را در سراسر کشور از MIT به موسسه سالک منتقل کرد. نامبوری در MIT ماند - او اکنون مطالعه می‌کند که چگونه رقصندگان و ورزشکاران احساسات را در حرکات خود نشان می‌دهند - و هائو لی به عنوان یک دکترا به آزمایشگاه تای پیوست و نت‌های نامبوری را برداشت. این پروژه به دلیل بیماری همه گیر متوقف شد، اما هائو لی با درخواست وضعیت پرسنل ضروری و اساساً انتقال به آزمایشگاه، حتی گاهی اوقات خوابیدن در آنجا، آن را ادامه داد. تای گفت: «نمی‌دانم او چگونه اینقدر با انگیزه باقی ماند.

محققان می‌دانستند که نورون‌های آمیگدال نوروتنسین نمی‌سازند، بنابراین ابتدا باید بفهمند که پپتید از کجا می‌آید. هنگامی که آنها مغز را اسکن کردند، نورون هایی را در تالاموس پیدا کردند که مقدار زیادی نوروتانسین تولید می کردند و آکسون های بلند خود را به آمیگدال فرو می بردند.

سپس تیم تای به موش‌ها آموخت که یک لحن را با یک خوراکی یا شوک مرتبط کنند. آنها دریافتند که سطح نوروتنسین در آمیگدال پس از یادگیری پاداش افزایش یافته و پس از یادگیری تنبیه کاهش یافته است. با تغییر ژنتیکی نورون‌های تالاموس موش‌ها، آن‌ها توانستند نحوه و زمان انتشار نوروتنسین را کنترل کنند. فعال کردن نورون‌هایی که نوروتنسین را در آمیگدال آزاد می‌کنند، یادگیری پاداش را تقویت می‌کند، در حالی که از بین بردن ژن‌های نوروتانسین، یادگیری تنبیهی را تقویت می‌کند.

آنها همچنین دریافتند که تخصیص ظرفیت ها به نشانه های محیطی باعث ترویج پاسخ های رفتاری فعال به آنها می شود. هنگامی که محققان با از بین بردن نورون‌های تالاموس از دریافت اطلاعات در مورد ظرفیت مثبت یا منفی آمیگدال جلوگیری کردند، موش‌ها در جمع‌آوری پاداش کندتر بودند. در موقعیت های تهدیدآمیز، موش ها به جای فرار یخ می زدند.

بنابراین، این نتایج نشان می‌دهد که اگر سیستم تخصیص ظرفیت شما خراب شود - مثلاً در حالی که یک کرگدن عصبانی شما را شارژ می‌کند، چه اتفاقی می‌افتد؟ تای گفت: "شما فقط کمی اهمیت می دهید." بی تفاوتی شما در لحظه در حافظه ثبت می شود. و اگر بعداً در زندگی در موقعیت مشابهی قرار گرفتید، حافظه شما به شما انگیزه نمی دهد که فوراً برای فرار تلاش کنید.

جفری تاسکر، استاد انستیتو مغز در دانشگاه تولین، گفت: با این حال، احتمال اینکه یک مدار مغزی کامل بسته شود، کم است. محتمل تر است که جهش ها یا مشکلات دیگر به جای معکوس کردن ظرفیت، به سادگی از عملکرد خوب مکانیسم جلوگیری کنند. او می‌گوید: «به سختی می‌توانم شرایطی را ببینم که در آن کسی یک ببر را به عنوان یک رویکرد عاشقانه اشتباه بگیرد.

هائو لی موافقت کرد و خاطرنشان کرد که مغز احتمالاً مکانیسم‌های بازگشتی دارد که حتی در صورت شکست سیستم ظرفیت اولیه، پاداش‌ها و مجازات‌ها را تقویت می‌کنند. او افزود که این یک سوال جالب برای پیگیری در کارهای آینده خواهد بود.

Tasker خاطرنشان کرد، یکی از راه‌های مطالعه نقص در سیستم ظرفیت، ممکن است بررسی افراد بسیار نادری باشد که احساس ترس را گزارش نمی‌کنند، حتی در موقعیت‌هایی که معمولاً ترسناک ارزیابی می‌شوند. شرایط و آسیب‌های غیرمعمول مختلف می‌توانند این تأثیر را داشته باشند، مانند سندرم Urbach-Wiethe، که می‌تواند باعث ایجاد رسوبات کلسیم در آمیگدال شود و واکنش ترس را کاهش دهد.

مغز یک بدبین است

ون لی گفت، یافته‌ها از نظر پیشرفت درک و تفکر ما در مورد مدار ترس و نقش آمیگدال بسیار بزرگ هستند. او افزود که ما در حال یادگیری بیشتر در مورد مواد شیمیایی مانند نوروتنسین هستیم که کمتر از دوپامین شناخته شده اند اما نقش مهمی در مغز دارند.

هائو لی گفت: این کار به این احتمال اشاره می کند که مغز به طور پیش فرض بدبین است. مغز باید نوروتنسین بسازد و آزاد کند تا درباره پاداش‌ها یاد بگیرد. یادگیری در مورد مجازات ها کار کمتری می طلبد.

شواهد بیشتر از این سوگیری از واکنش موش ها در زمانی که برای اولین بار در موقعیت های یادگیری قرار گرفتند به دست می آید. قبل از اینکه آنها بدانند که ارتباط های جدید مثبت یا منفی خواهند بود، آزادسازی نوروتنسین از نورون های تالاموس آنها کاهش یافت. محققان حدس می‌زنند که محرک‌های جدید به‌طور خودکار ظرفیت منفی‌تری نسبت می‌دهند تا زمانی که زمینه آنها مشخص‌تر شود و بتوانند آنها را بازخرید کنند.

هائو لی گفت: «شما نسبت به تجربیات منفی نسبت به تجربیات مثبت واکنش بیشتری نشان می دهید. اگر نزدیک بود با ماشینی برخورد کنید، احتمالاً برای مدت طولانی آن را به خاطر خواهید آورد، اما اگر چیزی خوشمزه بخورید، احتمالاً این خاطره ظرف چند روز از بین می رود.

رایان بیشتر از تعمیم چنین تعابیری به انسان محتاط است. او گفت: "ما با موش های آزمایشگاهی سروکار داریم که در محیط های بسیار بسیار فقیرانه بزرگ شده اند و زمینه های ژنتیکی بسیار خاصی دارند."

با این حال، او گفت، با این حال، جالب است که در آزمایش‌های آینده مشخص شود که آیا ترس حالت پیش‌فرض واقعی مغز انسان است یا خیر - و آیا این وضعیت برای گونه‌های مختلف یا حتی برای افرادی با تجربیات زندگی و سطوح استرس متفاوت متفاوت است.

ون لی گفت: این یافته ها نمونه خوبی از یکپارچگی مغز است: آمیگدال به تالاموس نیاز دارد و تالاموس احتمالاً به سیگنال هایی از جای دیگر نیاز دارد. او گفت که جالب است بدانیم کدام نورون های مغز سیگنال هایی را به تالاموس می رسانند.

A مطالعه اخیر منتشر شده در طبیعت ارتباطات دریافتند که یک حافظه ترس می تواند در بیش از یک ناحیه از مغز رمزگذاری شود. اینکه کدام مدارها درگیر هستند احتمالاً به حافظه بستگی دارد. به عنوان مثال، نوروتنسین احتمالاً برای رمزگذاری خاطراتی که احساسات زیادی به آنها ندارند، مانند خاطرات «اظهاری» که هنگام یادگیری واژگان شکل می‌گیرند، اهمیت کمتری دارد.

برای Tasker، رابطه واضحی که مطالعه تای بین یک مولکول، یک تابع و یک رفتار پیدا کرد بسیار چشمگیر بود. Tasker گفت: «به ندرت می توان رابطه یک به یک بین یک سیگنال و یک رفتار، یا یک مدار و یک تابع پیدا کرد.

اهداف عصب روانپزشکی

واضح بودن نقش نوروتنسین و نورون‌های تالاموس در تعیین ظرفیت ممکن است آنها را به اهداف ایده‌آلی برای داروهایی تبدیل کند که با هدف درمان اختلالات عصبی روانی انجام می‌شوند. هائو لی گفت: در تئوری، اگر بتوانید انتساب ظرفیت را اصلاح کنید، ممکن است بتوانید بیماری را درمان کنید.

مشخص نیست که آیا داروهای درمانی که نوروتنسین را هدف قرار می دهند، می توانند ظرفیت یک حافظه از قبل شکل گرفته را تغییر دهند یا خیر. نامبوری گفت، اما این امید است.

از نظر دارویی، این کار آسانی نخواهد بود. Tasker گفت: «کار کردن با پپتیدها بسیار دشوار است، زیرا آنها از سد خونی مغزی که مغز را در برابر مواد خارجی و نوسانات شیمیایی خون عایق می کند، عبور نمی کنند. او گفت، اما این غیرممکن نیست، و توسعه داروهای هدفمند بسیار به جایی است که این زمینه در پیش است.

درک ما از نحوه تعیین ظرفیت مغز هنوز دارای شکاف های مهمی است. برای مثال، مشخص نیست که نوروتنسین در نورون‌های آمیگدال به کدام گیرنده‌ها متصل می‌شود تا سوئیچ ظرفیت را برگرداند. تای گفت: «تا زمانی که پر شود، این مرا آزار خواهد داد.

هائو لی، که اخیراً به عنوان استادیار در دانشگاه نورث وسترن منصوب شده و قصد دارد برخی از این سؤالات را در آزمایشگاه جدید خود بیشتر بررسی کند، گفت: هنوز چیزهای زیادی در مورد اینکه چگونه تکالیف ظرفیت مشکل ساز ممکن است باعث اضطراب، اعتیاد یا افسردگی شود، ناشناخته است. هائو لی گفت: فراتر از نوروتنسین، نوروپپتیدهای زیادی در مغز وجود دارند که اهداف بالقوه ای برای مداخلات هستند. ما فقط نمی دانیم همه آنها چه می کنند. او همچنین کنجکاو است که بداند مغز به موقعیت مبهم‌تری که در آن معلوم نبود خوب یا بد است، چه واکنشی نشان می‌دهد.

این سؤالات در مغز هائو لی مدتها بعد از اینکه وسایلش را جمع می کند و برای شب به خانه می رود باقی می ماند. اکنون که او می داند کدام شبکه از سلول های پرحرف در مغزش احساساتی را که احساس می کند هدایت می کند، با دوستانش شوخی می کند که مغزش نوروتنسین را پمپ می کند یا در پاسخ به هر خبر خوب یا بدی آن را متوقف می کند.

او گفت: «روشن است که این زیست شناسی است، برای همه اتفاق می افتد. این "وقتی حالم بد است حالم را بهتر می کند."