اكتشف كيف يصنع الدماغ ذكريات جديدة ، ويحافظ على القديم

طور العلماء نموذجًا رياضيًا جديدًا يساعد في تفسير كيف يسمح التعقيد البيولوجي للدماغ البشري بتكوين ذكريات جديدة دون القضاء على الذكريات القديمة.

عمليات الدماغ البشري معقدة للغاية لدرجة أن العلماء طوروا نماذج رياضية لفهمها بشكل كامل. (المصدر: Pixabay)

تظهر دراسة جديدة كيف يصنع دماغنا ذكريات جديدة ، دون حذف الذكريات القديمة.

طور علماء كولومبيا نموذجًا رياضيًا جديدًا يساعد في تفسير كيف يسمح التعقيد البيولوجي لدماغ الإنسان بتكوين ذكريات جديدة دون القضاء على الذكريات القديمة ، مما يوضح كيف يحافظ الدماغ على دقة الذكريات لسنوات أو عقود أو حتى مدى الحياة.

كم عدد الأنواع المختلفة من الأشجار هناك

يمكن أن يساعد هذا النموذج علماء الأعصاب في تصميم المزيد من الدراسات المستهدفة للذاكرة ، وكذلك تحفيز التقدم في الأجهزة العصبية ، وأنظمة الحوسبة القوية المستوحاة من الدماغ البشري.

يتلقى الدماغ باستمرار الذكريات وينظمها ويخزنها. قال ستيفانو فوسي ، كبير مؤلفي الورقة البحثية ، إن هذه العمليات ، التي تمت دراستها في تجارب لا حصر لها ، معقدة للغاية لدرجة أن العلماء طوروا نماذج رياضية لفهمها تمامًا. يشرح النموذج الذي طورناه أخيرًا سبب تعقيد البيولوجيا والكيمياء الكامنة وراء الذاكرة ، وكيف يدفع هذا التعقيد قدرة الدماغ على التذكر.

يُعتقد على نطاق واسع أن الذكريات مخزنة في نقاط الاشتباك العصبي ، وهي هياكل صغيرة على سطح الخلايا العصبية. تعمل هذه المشابك كقنوات تنقل المعلومات الموجودة داخل النبضات الكهربائية التي تنتقل عادة من الخلايا العصبية إلى الخلايا العصبية. في نماذج الذاكرة الأولى ، قورنت قوة الإشارات الكهربائية التي تمر عبر المشابك بمقبض مستوى الصوت على جهاز ستريو. تم الاتصال به لزيادة (أو لخفض) قوة الاتصال بين الخلايا العصبية. هذا سمح لتكوين الذكريات.

عملت هذه النماذج بشكل جيد للغاية ، حيث أنها تمثل سعة ذاكرة هائلة. لكنهم طرحوا أيضًا معضلة مثيرة للاهتمام.

قال الدكتور فوزي إن المشكلة في نموذج بسيط يشبه الاتصال الهاتفي لكيفية عمل نقاط الاشتباك العصبي هو أنه كان من المفترض أن يتم زيادة قوتها أو خفضها إلى أجل غير مسمى ، مضيفًا ، لكن هذا لا يمكن أن يحدث في العالم الحقيقي. سواء كان مفتاح الصوت على جهاز استريو أو أي نظام بيولوجي ، يجب أن يكون هناك حد مادي لمقدار الدوران.

عندما تم فرض هذه الحدود ، انهارت سعة ذاكرة هذه النماذج.

ما هو نوع الشجرة القيقب

لذا ، قدم الدكتور فوسي ، بالتعاون مع زميله الباحث في معهد زوكرمان ، لاري أبوت ، بديلاً ، كل مشابك عصبية أكثر تعقيدًا من قرص واحد ، وبدلاً من ذلك يجب وصفها على أنها نظام متعدد الأوجه.

في عام 2005 ، نشر الدكتور فوزي وأبوت بحثًا يشرح هذه الفكرة. لقد وصفوا كيف يمكن أن تعمل الأوجه المختلفة داخل المشبك جنبًا إلى جنب لتشكيل ذكريات جديدة مع حماية القديمة. لكن حتى هذا النموذج ، أدرك المؤلفون لاحقًا ، أنه لا يرقى إلى مستوى ما يعتقدون أن الدماغ ، وخاصة الدماغ البشري ، يمكن أن يحمله.

قال ماركوس بينا ، المؤلف الأول لورقة Nature Neuroscience ، لقد أدركنا أن المكونات أو الأقراص المتشابكة المختلفة ، لا تعمل فقط في نطاقات زمنية مختلفة ، ولكن من المحتمل أيضًا أن تتواصل مع بعضها البعض. بمجرد إضافة الاتصال بين المكونات إلى نموذجنا ، زادت سعة التخزين بعامل هائل ، وأصبحت أكثر تمثيلاً لما يتم تحقيقه داخل الدماغ الحي.

انظر ماذا يصنع الاخبار ايضا

شبّه الدكتور بينا مكونات هذا النموذج الجديد بنظام أكواب متصلة ببعضها البعض عبر سلسلة من الأنابيب.

في مجموعة من الأكواب المترابطة ، كل منها مملوء بكميات مختلفة من الماء ، يميل السائل إلى التدفق فيما بينها بحيث تصبح مستويات الماء متساوية. في نموذجنا ، تمثل الأكواب المكونات المختلفة داخل المشبك ، كما أوضح الدكتور بينا. إضافة سائل إلى أحد الأكواب أو إزالة بعضه يمثل ترميزًا لذكريات جديدة. بمرور الوقت ، سينتشر التدفق الناتج للسائل عبر الأكواب الأخرى ، بما يتوافق مع تخزين الذكريات على المدى الطويل.

يأمل الباحثان أن يساعد هذا العمل علماء الأعصاب في المختبر ، من خلال العمل كإطار نظري لتوجيه التجارب المستقبلية ، مما يؤدي في النهاية إلى توصيف أكثر اكتمالاً وتفصيلاً للدماغ.

ما هي الأنواع المختلفة من أشجار البلوط

في حين أن الأساس المشبكي للذاكرة مقبول جيدًا ، إلا أن عمل الحائز على جائزة نوبل ومدير معهد زوكرمان الدكتور إريك كانديل ، الذي يوضح كيف تدعم نقاط الاشتباك العصبي الذكريات على مدى سنوات عديدة دون تدهور ، كان صعبًا للغاية ، كما قال الدكتور أبوت. يجب أن يعمل الدكتوران Benna و Fusi كدليل للباحثين الذين يستكشفون التعقيد الجزيئي للمشبك.

الآثار التكنولوجية لهذا النموذج واعدة أيضا. لطالما كان الدكتور فوسي مفتونًا بالأجهزة العصبية ، وهي أجهزة كمبيوتر مصممة لتقليد دماغ بيولوجي.

اليوم ، الأجهزة العصبية محدودة بسعة الذاكرة ، والتي يمكن أن تكون منخفضة بشكل كارثي عندما تكون هذه الأنظمة مصممة للتعلم بشكل مستقل ، كما قال الدكتور فوزي إن إنشاء نموذج أفضل للذاكرة التشابكية يمكن أن يساعد في حل هذه المشكلة ، مما يسرع من تطوير الأجهزة الإلكترونية. مدمج وموفر للطاقة وقوة الدماغ البشري.

تم نشر هذه الورقة بعنوان ، المبادئ الحسابية لتوحيد الذاكرة التشابكية على الإنترنت في Nature Neuroscience.

أنواع مختلفة من البق خنفساء

المقالة أعلاه هي لأغراض إعلامية فقط ولا يُقصد بها أن تكون بديلاً عن الاستشارة الطبية المتخصصة. ابحث دائمًا عن إرشادات طبيبك أو غيره من المهنيين الصحيين المؤهلين لأي أسئلة قد تكون لديك بخصوص صحتك أو حالتك الطبية.