ذاكرة الأخطبوط: كيف يخزن الدماغ الذكريات؟

يسلط بحث جديد عن الأخطبوطات الضوء على واحدة من أكثر الألغاز غموضا في علم الأعصاب

تلقي دراسة جديدة عن الأخطبوطات الضوء على مسألة كيفية تخزين الدماغ للمعلومات واسترجاع الذكريات، كما يقول البروفيسور بيني هوشنر من قسم علم الأعصاب في معهد ألكسندر سيلفرمان لعلوم الحياة ومركز الحوسبة العصبية في الجامعة العبرية.

يقول البروفيسور هوشنر: "يعتبر الأخطبوط من أكثر اللافقاريات ذكاءً، لأنه يمتلك دماغًا كبيرًا نسبيًا، ويمكنه تعلم الأشياء وتذكرها لفترة طويلة". "يمكنك حتى مقارنة مدى تعقيد سلوكها وقدرتها على التعلم والتذكر مع الفقاريات، على الرغم من أنها من الرخويات اللافقارية التي تكون أدمغتها أبسط بكثير من أدمغة الفقاريات". استخدم البروفيسور هوشنر هذا المزيج الفريد من السلوك المعقد والدماغ البسيط لإعادة النظر في أحد الأسئلة الأكثر إثارة للاهتمام في مجال علم الأعصاب: كيف يقوم الدماغ بتخزين المعلومات واسترجاع الذكريات؟

وفي دراسة سابقة، اكتشف هوشنر وزملاؤه أنه في المنطقة المسؤولة عن التعلم والتذكر في دماغ الأخطبوط، تحدث عملية تسمى LTP (التقوية طويلة الأمد)، حيث يتم تقوية الروابط بين الخلايا العصبية بعد نشاط مكثف في تلك الوصلات (المشابك العصبية). ووفقا للبروفيسور هوشنر، فإن "عملية LTP التي تم اكتشافها في الأخطبوط تشبه بشكل ملحوظ تلك الموجودة في أدمغة الفقاريات".

وفي الدراسة الحالية، أراد الباحثون معرفة دور عملية LTP في تكوين الذكريات. التفسير هو أن الروابط بين الخلايا العصبية التي تكون نشطة في وقت تعلم معين هي التي يتم تعزيزها، لأن عملية LTP تحدث فقط في الاتصالات التي تعمل بكثافة عالية. «على سبيل المثال، عندما نحفظ شيئًا ما،» يشرح البروفيسور هوشنر، «نقوم بتنشيط نفس الاتصالات بشكل متكرر، وبالتالي تنشيط آلية LTP التي تقوي هذه الاتصالات بالضبط. ويمكن وصف العملية بأنها: "حرق الذاكرة" في شبكات الخلايا العصبية التي تخزن المعلومات طويلة المدى.

في مقال نُشر مؤخرًا في مجلة Current Biology، وصف البروفيسور هوشنر، وطالب البحث تال شوميرات، والبروفيسور غرازيانو فيوريتو من مركز أنطون دورن لعلم الحيوان في نابولي، كيف قاموا باختبار هذا الافتراض على أدمغة الأخطبوطات. استخدم الباحثون التحفيز الكهربائي الذي أدى إلى عملية LTP اصطناعية وبالتالي منع قدرة دماغ الأخطبوط على استخدام LTP أثناء التعلم. وعندما تم تطبيق هذه التقنية في وقت قريب من وقت تدريب الأخطبوطات على مهمة معينة، لم تتذكر الأخطبوطات المهمة جيدًا في اليوم التالي.

تدعم هذه النتائج الفرضية القائلة بأن LTP يلعب دورًا مهمًا في عملية تكوين الذاكرة. حقيقة اكتشاف هذا في اللافقاريات تشير إلى أن عملية LTP هي آلية عالمية تحدث أيضًا في الحيوانات البعيدة تطوريًا عن البشر مثل الأخطبوطات.

ويؤكد البروفيسور هوشنر أنه حتى بعد هذا الاكتشاف، لا يزال من غير الواضح تمامًا كيف تشارك عملية LTP في تخزين الذكريات واسترجاعها. يقول هوشنر: "في هذا الصدد، قد تسلط الأبحاث التي أجريت على الأخطبوطات الضوء على هذا الموضوع، لأنه بفضل دماغ الأخطبوط البسيط نسبيًا، من الأسهل تعلم كيفية تنظيم نظام التعلم والذاكرة".

على سبيل المثال: من المعروف أن الذاكرة تنقسم عادة إلى ذاكرة قصيرة المدى تكون فعالة لمدة دقائق أو ساعات، وذاكرة طويلة المدى يمكنك من خلالها تذكر حقائق مهمة لأيام وأسابيع وحتى مدى الحياة. يُظهر بحث هوشنر أنه كما هو الحال في البشر والثدييات الأخرى، ينقسم دماغ الأخطبوط أيضًا إلى قسمين، أحدهما مسؤول عن الذكريات قصيرة المدى والآخر عن الذكريات طويلة المدى.

ليس من الواضح تمامًا كيفية عمل الجزأين معًا، إن كان يعملان على الإطلاق. ومع ذلك، فإن شكل التنظيم في الأخطبوط يظهر تعقيدًا غير موجود في الحيوانات الأخرى: فالجزأين يعملان في وقت واحد، ولكن ليس بشكل مستقل. في الأخطبوط، يتحكم الجزء المسؤول عن الذاكرة طويلة المدى أيضًا في معدل اكتساب الجزء المسؤول عن الذاكرة قصيرة المدى للذكريات. يقول هوشنر: "ربما تكون هذه الآلية التنظيمية مفيدة للأخطبوط عندما يُطلب منه التعلم بسرعة أعلى، على سبيل المثال في حالات الطوارئ والمخاطر".