یافته های جدید علمی با شناسایی مسیرهای عصبی میان اینسولا و هیپوکامپ، سازوکار دقیق تری از نقش هیجان در حافظه را فاش کرده اند که نشان می دهد چگونه تجربیات عاطفی با اولویت بیشتری در مغز ذخیره می شوند.
یه مطالعه جدید یه مسیر عصبی خاص رو شناسایی کرده که پردازش وضعیت های درونی مغز رو به شکل گیری خاطرات جدید وصل می کنه. محقق ها متوجه شدن که گروه های متمایزی از نورون ها توی بخش «اینسولا» (یه ناحیه عمیق تو مغز که با احساسات و آگاهی بدنی در ارتباطه)، مستقیما با هیپوکامپ ارتباط برقرار می کنن تا به ثبت خاطرات کلمات عاطفی کمک کنن. این یافته ها که تو نشریه Nature Neuroscience منتشر شده، نشون می ده که اینسولا یه ساختار یکنواخت نیست، بلکه مجموعه ای از خوشه های عملکردیه که هر کدوم وظایف جدایی دارن و در فهم نقش هیجان در حافظه اهمیت دارند.
معمولا وقتی درباره مغز انسان صحبت می شه، از مناطق بزرگی با عملکردهای خاص حرف می زنیم، مثلا هیپوکامپ برای حافظه یا آمیگدال برای ترس. اما این نگاه، واقعیتِ پیچیده تعامل نواحی مختلف برای خلق تجربه انسانی رو خیلی ساده جلوه می ده. عصب شناس ها می دونن که به خاطر سپردن اتفاقات عاطفی راحت تر از اتفاقات خنثی ست، اما سازوکار پشت این پدیده و چگونگی تقویت مغز در سالمندی و حفظ سلامت ذهن در کنار نقش هیجان در حافظه تا حدودی مبهم باقی مونده بود.
شناسایی مسیرهای عصبی در نقش هیجان در حافظه
با اینکه هیپوکامپ به عنوان موتور اصلی حافظه رویدادی شناخته می شه، اما به تنهایی کار نمی کنه. این بخش به ورودی های مناطق قشری مغز متکیه تا تشخیص بده کدوم اطلاعات ارزش ذخیره کردن دارن. اینسولا به خاطر نقشی که در پردازش عواطف و محرک های مهم داره، همیشه یکی از متهم های اصلی این فرآیند بوده و به همین دلیل اهمیت زیادی در درک نقش هیجان در حافظه دارد. با این حال، ثبت زمان بندی دقیق و جهتِ گفت وگو بین اینسولا و هیپوکامپ در لحظه تولد یک خاطره، کار سختی بوده.
برای پر کردن این خلاء، یه تیم تحقیقاتی به سرپرستی ویچن هوانگ و جوزف پارویزی در دانشکده پزشکی دانشگاه استنفورد، با استفاده از روش های ضبط بسیار دقیق، بررسی های مفصلی انجام دادن. هدف این مطالعه نقشه برداری از ساختار عملکردی اینسولا در مقیاس میکروسکوپی بود. محقق ها می خواستن بفهمن که آیا کل اینسولا موقع شکل گیری حافظه درگیر می شه یا زیر-ناحیه های خاصی مسئول تقویت نقش هیجان در حافظه هستن. اونا همچنین می خواستن بفهمن که آیا این نقاط مرتبط با حافظه، از نقاطی که بار عاطفی کلمه رو پردازش می کنن، جدا هستن یا نه.
محقق ها 16 شرکت کننده رو انتخاب کردن که از قبل به خاطر ارزیابی صرع کانونی، تحت آزمایش الکتروانسفالوگرافی داخل جمجمه ای (iEEG) قرار داشتن. تو این روش بالینی، الکترودها رو مستقیما داخل مغز می کارن تا منشاء تشنج ها رو پیدا کنن. قرارگیری این الکترودها به دانشمندها فرصت نادری داد تا فعالیت های الکتریکی اینسولا و هیپوکامپ رو با دقت میلی ثانیه ثبت کنن. این روش رزولوشن زمانی خیلی بالاتری نسبت به اسکن های غیرتهاجمی مثل fMRI داره.
توی این آزمایش، شرکت کننده ها مجموعه ای از کلمات با بارهای عاطفی مثبت یا منفی رو دیدن، مثل «موفق» یا «بازنده». ازشون خواسته شد که به شدت عاطفی و بارِ هر کلمه امتیاز بدن. بعد از یه کار حواس پرت کن کوتاه که شامل شمارش معکوس بود، شرکت کننده ها سعی کردن تا جایی که می تونن کلمات رو به یاد بیارن. این طراحی به محقق ها اجازه داد تا فعالیت مغزی مربوط به صرفا دیدن یک کلمه رو از فعالیت مربوط به یادآوری موفقیت آمیز اون جدا کنن.
تجزیه و تحلیل سیگنال های الکتریکی یه منظره پیچیده رو داخل اینسولا نشون داد. محقق ها فهمیدن که اینسولا از نظر عملکردی یکدست نیست. در عوض، شامل گروه های پراکنده ای از نورون هاست که رفتارهای متفاوتی دارن.
یه زیرمجموعه خاص از نقاط ثبت شده در اینسولا، الگوی خاصی از فعالیت رو نشون داد که پیش بینی می کرد آیا شرکت کننده بعدا اون کلمه رو به یاد میاره یا نه. توی این نقاط، محقق ها شاهد کاهش در «نمای غیردوره ای» (aperiodic exponent) سیگنال الکتریکی بودن. این معیار فنی، نشون دهنده تغییری در فعالیت پس زمینه پهن باند مغزه، نه یه نوسان ریتمیک خاص. وقتی این تغییر اتفاق می افتاد، احتمال اینکه شرکت کننده کلمه رو به یاد بیاره بیشتر می شد.
محقق ها این مکان ها رو نقاط «INSDE» نام گذاری کردن (مخفف نقاطی با نمای کاهشی). فعالیت در این نقاطِ پیش بینی کننده حافظه، به نظر می رسید که کاملا با هیپوکامپ همگام شده. به طور خاص، تغییر الکتریکی در اینسولا درست قبل از اینکه هیپوکامپ یه «ریپل» (ripple) ایجاد کنه، اتفاق می افتاد. ریپل های موجِ تیز، فوران های فرکانس بالای فعالیت مغزی هستن که برای تثبیت خاطرات ضروری به حساب میان.
این زمان بندی نشون دهنده یه تاثیر جهت داره. به نظر می رسه اینسولا به هیپوکامپ سیگنال میده تا توجه کنه و اطلاعات رو ذخیره کنه. این موضوع از این ایده حمایت می کنه که اینسولا به برچسب گذاری اطلاعات مهم برای ذخیره سازی طولانی مدت کمک می کنه و به این ترتیب نقش هیجان در حافظه را ایفا می نماید.
همزمان، محقق ها گروه دوم و مجزایی از نقاط رو داخل اینسولا شناسایی کردن. این مکان ها افزایش در نمای غیردوره ای رو نشون دادن، یعنی الگویی کاملا مخالف با نقاط حافظه. این نقاط که «INSIE» نامیده شدن، بار عاطفی کلمات رو ردیابی می کردن. فعالیت در اینجا بسته به اینکه کلمه مثبت بود یا منفی، تغییر می کرد.
با وجود نزدیکی زیاد به نقاط حافظه، این نقاطِ ردیابِ بار عاطفی، عملکرد حافظه رو پیش بینی نمی کردن. فعالیت اونا با اینکه شرکت کننده بعدا کلمه رو با موفقیت به یاد میاره یا نه، همبستگی نداشت. این یافته نشون دهنده تقسیم کار واضح در داخل اینسولاست و پیچیدگی های نقش هیجان در حافظه را آشکار می سازد. یه مجموعه از نورون ها محتوای عاطفی رو پردازش می کنن، در حالی که یه مجموعه همسایه، ذخیره سازی خاطره رو تسهیل می کنن.
برای تایید جهت ارتباط بین این نواحی مغز، محقق ها از تحریک الکتریکی مستقیم استفاده کردن. اونا پالس های الکتریکی کوچکی رو به نقاط مختلف اینسولا فرستادن و همزمان واکنش رو در هیپوکامپ ثبت کردن. این تکنیک به دانشمندها اجازه می ده که از همبستگی فراتر برن و پیوندهای علی و معلولی برقرار کنن.
وقتی محقق ها نقاط INSDE مرتبط با حافظه رو تحریک کردن، یه پاسخ الکتریکی فوری و شدید رو در هیپوکامپ مشاهده کردن. این پتانسیل برانگیخته، وجود یک ارتباط عملکردی مستقیم رو تایید می کنه. سیگنال از این گروه خاص از نورون های اینسولار به مرکز حافظه می ره.
در مقابل، تحریک نقاط INSIE مرتبط با بار عاطفی، هیچ پاسخی در هیپوکامپ ایجاد نکرد. با اینکه این نورون ها در همون ساختار آناتومیک قرار دارن، اما خط ارتباطی مستقیم و سخت افزاری مشابهی به سیستم حافظه ندارن. این شواهد فیزیکی، ایده اینسولا رو به عنوان مجموعه ای از گروه های با انتخابگری عملکردی تقویت می کنه.
تیم تحقیق ارتباط معکوس رو هم با تحریک هیپوکامپ آزمایش کردن. اونا متوجه شدن پالس هایی که از هیپوکامپ منشاء می گیرن، باعث واکنش های کند در تمام نقاط اینسولا می شن. این موضوع نشون دهنده یه رابطه نامتقارنه. هیپوکامپ اطلاعات رو به طور گسترده به اینسولا پخش می کنه، اما فقط نقاط خاصی از اینسولا سیگنال های سریع و مستقیم رو برای شروع کدگذاری حافظه به هیپوکامپ برمی گردونن.
این نتایج تصویری از اینسولا رو به عنوان یه ساختار بسیار تخصصی ترسیم می کنه. اینسولا تجربه رو به صورت یه بلوک واحد پردازش نمی کنه. در عوض، از خوشه های درهم تنیده نورون ها برای مدیریت جنبه های مختلف شناخت استفاده می کنه. بعضی از خوشه ها «خوب» یا «بد» بودن یک تجربه رو پردازش می کنن، در حالی که بقیه اهمیت اون تجربه رو به سیستم های حافظه مخابره می کنن. همین پیچیدگی ساختاری به درک بهتر نقش هیجان در حافظه کمک می کند.
این مطالعه محدودیت های خاصِ تحقیقات داخل جمجمه ای انسان رو هم داره. شرکت کننده ها بیمارانی مبتلا به صرع بودن و فیزیولوژی مغز اونا ممکنه کمی با جمعیت عمومی متفاوت باشه. به دلیل ماهیت تهاجمی روش ضبط، تعداد شرکت کننده ها هم نسبتا کم بود. علاوه بر این، مطالعه روی تک کلمات متمرکز بود، بنابراین باید دید که آیا همین مسیرها برای صحنه های بصری پیچیده یا اتفاقات زندگی شخصی هم صدق می کنه یا نه.
تحقیقات آینده باید بررسی کنن که چطور این گروه های متمایز اینسولا با بقیه شبکه های مغزی تعامل دارن. همچنین هنوز مشخص نیست که آیا نقاط مرتبط با حافظه به بعدِ دیگه ای از احساسات، مثل برانگیختگی یا شدت پاسخ می دن یا نه، چون این موارد در این آزمایش کاملا جداسازی نشده بودن. درک این مسیرهای دقیق و شناخت کامل نقش هیجان در حافظه می تونه در نهایت به درمان اختلالاتی که در اون ها حافظه و احساسات از کنترل خارج می شن، مثل اختلال استرس پس از سانحه، کمک کنه.
این مطالعه با عنوان «تعاملات مستقیم بین اینسولای انسانی و هیپوکامپ در طول کدگذاری حافظه»، توسط ویچن هوانگ، دیان لیو، جیمز آر. استایگر، ایان اچ. گوتلیب، ویوک بوچ، آنتونی دی. واگنر و جوزف پارویزی نوشته شده است.
شناخت دقیق این فرآیندها نه تنها درک ما را از عملکرد درونی مغز بهبود می بخشد، بلکه افق های جدیدی را در درمان بیماری های مرتبط با حافظه باز می کند. با تداوم این تحقیقات، می توان به تبیین دقیق تر نحوه تاثیر عواطف بر بقای اطلاعات در ذهن امیدوار بود و از این دانش برای ارتقای سلامت روان جامعه بهره برد.
A specific neural pathway links the insula to the creation of new memories
