تساعدنا دائرة الدماغ في المهد على الاحتفاظ بالمعلومات

يمكن أن تقدم هذه الدائرة ، التي تضعف مع تقدم العمر ، هدفًا للمساعدة في منع التدهور المرتبط بالعمر في الذاكرة المكانية، حدد الباحثون دائرة في المهاد الأمامي ضرورية لتذكر كيفية التنقل في متاهة. يمكن أن تقدم هذه المنطقة هدفًا واعدًا للعلاجات التي يمكن أن تساعد في عكس فقدان الذاكرة لدى كبار السن ، دون التأثير على أجزاء أخرى من الدماغ.
مع تقدم الناس في السن ، غالبًا ما تنخفض ذاكرتهم العاملة ، مما يجعل أداء المهام اليومية أكثر صعوبة. إحدى مناطق الدماغ الرئيسية المرتبطة بهذا النوع من الذاكرة هي المهاد الأمامي ، والتي تشارك بشكل أساسي في الذاكرة المكانية – ذاكرة محيطنا وكيفية التنقل بينها.

في دراسة أجريت على الفئران ، حدد باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا دائرة في المهاد الأمامي ضرورية لتذكر كيفية التنقل في متاهة. وجد الباحثون أيضًا أن هذه الدائرة تضعف في الفئران الأكبر سنًا ، لكن تعزيز نشاطها يحسن بشكل كبير من قدرتها على تشغيل المتاهة بشكل صحيح.

يقول الباحثون إن هذه المنطقة يمكن أن تقدم هدفًا واعدًا للعلاجات التي يمكن أن تساعد في عكس فقدان الذاكرة لدى كبار السن ، دون التأثير على أجزاء أخرى من الدماغ.

“من خلال فهم كيفية تحكم المهاد في المخرجات القشرية ، نأمل أن نجد أهدافًا أكثر تحديدًا وقابلة للتعاطي في هذه المنطقة ، بدلاً من تعديل قشرة الفص الجبهي عمومًا ، والتي لها العديد من الوظائف المختلفة” ، كما يقول جوبينج فينج ، وجيمس دبليو وباتريشيا تي. أستاذ بويتراس في علوم الدماغ والمعرفة في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، وعضو في معهد برود في هارفارد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والمدير المساعد لمعهد ماكغفرن لأبحاث الدماغ في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا.

فينج هو المؤلف الرئيسي للدراسة ، التي تظهر اليوم في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم. ديراج روي ، الحاصل على جائزة NIH K99 وزميل ماكغفرن في معهد برود ، وينغ زانغ ، زميل ما بعد الدكتوراه في معهد ماكغفرن من معهد ماكغفرن .

الذاكرة الفراغية

يساهم المهاد ، وهو هيكل صغير يقع بالقرب من مركز الدماغ ، في الذاكرة العاملة والعديد من الوظائف التنفيذية الأخرى ، مثل التخطيط والانتباه. قام مختبر Feng مؤخرًا بالتحقيق في منطقة من المهاد تُعرف باسم المهاد الأمامي ، والتي لها أدوار مهمة في الذاكرة والملاحة المكانية.

أظهرت الدراسات السابقة على الفئران أن تلف المهاد الأمامي يؤدي إلى ضعف في الذاكرة العاملة المكانية. في البشر ، كشفت الدراسات عن انخفاض مرتبط بالعمر في نشاط المهاد الأمامي ، والذي يرتبط بأداء أقل في مهام الذاكرة المكانية.

ينقسم المهاد الأمامي إلى ثلاثة أقسام: بطني ، وظهري ، وسطي. في دراسة نُشرت العام الماضي ، درس فنغ وروي وتشانج دور المهاد الأمامي (AD) والمهاد الأمامي البطني (AV) في تكوين الذاكرة. وجدوا أن المهاد AD متورط في إنشاء خرائط ذهنية للمساحات المادية ، بينما يساعد المهاد AV الدماغ على تمييز هذه الذكريات عن الذكريات الأخرى للمساحات المماثلة.

في دراستهم الجديدة ، أراد الباحثون إلقاء نظرة أعمق على المهاد الشرياني الوريدي ، واستكشاف دوره في مهمة الذاكرة العاملة المكانية. للقيام بذلك ، قاموا بتدريب الفئران على إدارة متاهة بسيطة على شكل حرف T. في بداية كل تجربة ، ركضت الفئران حتى وصلت إلى T. تم حظر ذراع واحدة ، مما أجبرهم على الجري على الذراع الأخرى. بعد ذلك ، تم وضع الفئران في المتاهة مرة أخرى ، وذراعاها مفتوحتان. تمت مكافأة الفئران إذا اختارت الذراع المعاكس من الجولة الأولى. هذا يعني أنه من أجل اتخاذ القرار الصحيح ، كان عليهم أن يتذكروا الطريقة التي تحولوا بها في الجولة السابقة.

أثناء قيام الفئران بالمهمة ، استخدم الباحثون علم البصريات الوراثي لتثبيط نشاط الخلايا العصبية AV أو AD خلال ثلاثة أجزاء مختلفة من المهمة: مرحلة العينة ، والتي تحدث أثناء التشغيل الأول ؛ مرحلة التأخير ، بينما ينتظرون بدء التشغيل الثاني ؛ ومرحلة الاختيار ، عندما تتخذ الفئران قرارها بشأن اتجاه الدوران خلال الجولة الثانية.

وجد الباحثون أن تثبيط الخلايا العصبية الأذينية البطينية أثناء العينة أو مراحل الاختيار لم يكن له أي تأثير على أداء الفئران ، ولكن عندما قاموا بقمع نشاط AV أثناء مرحلة التأخير ، والتي استمرت 10 ثوانٍ أو أكثر ، كان أداء الفئران أسوأ بكثير في المهمة.

يشير هذا إلى أن الخلايا العصبية AV هي الأكثر أهمية في الاحتفاظ بالمعلومات في الاعتبار أثناء الحاجة إليها لمهمة ما. في المقابل ، أدى تثبيط الخلايا العصبية AD إلى تعطيل الأداء أثناء مرحلة العينة ولكن كان له تأثير ضئيل أثناء مرحلة التأخير. كانت هذه النتيجة متسقة مع الدراسة السابقة التي أجراها فريق البحث والتي أظهرت أن الخلايا العصبية الزهايمية تشارك في تكوين ذكريات عن الفضاء المادي.

“المهاد الأمامي بشكل عام هو منطقة التعلم المكاني ، ولكن يبدو أن الخلايا العصبية البطنية بحاجة

يقول روي في فترة الصيانة هذه ، خلال هذا التأخير القصير. “لدينا الآن قسمان فرعيان داخل المهاد الأمامي: أحدهما يبدو أنه يساعد في التعلم السياقي والآخر يساعد في الواقع في الاحتفاظ بهذه المعلومات.”

التدهور المرتبط بالعمر

ثم قام الباحثون باختبار تأثيرات العمر على هذه الدائرة. ووجدوا أن الفئران الأكبر سنًا (14 شهرًا) كان أداؤها أسوأ في مهمة T-maze وأن الخلايا العصبية AV كانت أقل إثارة. ومع ذلك ، عندما قام الباحثون بتحفيز تلك الخلايا العصبية بشكل مصطنع ، تحسن أداء الفئران في المهمة بشكل كبير.

هناك طريقة أخرى لتحسين الأداء في مهمة الذاكرة هذه وهي تحفيز قشرة الفص الجبهي ، والتي تخضع أيضًا لتدهور مرتبط بالعمر. ومع ذلك ، وجد الباحثون أن تنشيط قشرة الفص الجبهي يزيد أيضًا من مستويات القلق لدى الفئران.

يقول تشانغ: “إذا قمنا بتنشيط الخلايا العصبية في قشرة الفص الجبهي الإنسي بشكل مباشر ، فسوف يثير ذلك أيضًا سلوكًا مرتبطًا بالقلق ، لكن هذا لن يحدث أثناء تنشيط AV”. “هذه ميزة لتنشيط AV مقارنة بقشرة الفص الجبهي.”

يقول الباحثون إنه إذا أمكن استخدام تقنية غير جراحية أو طفيفة التوغل لتحفيز تلك الخلايا العصبية في دماغ الإنسان ، فقد توفر طريقة للمساعدة في منع تدهور الذاكرة المرتبط بالعمر. إنهم يخططون الآن لإجراء تسلسل الحمض النووي الريبي أحادي الخلية للخلايا العصبية في المهاد الأمامي للعثور على التوقيعات الجينية التي يمكن استخدامها لتحديد الخلايا التي من شأنها تحقيق أفضل الأهداف.

تم تمويل البحث جزئيًا من قبل مركز ستانلي لأبحاث الطب النفسي في معهد برود ، ومركز هوك إي تان وك. ليزا يانغ لأبحاث التوحد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، ومركز جيمس وباتريشيا بويتراس لأبحاث الاضطرابات النفسية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. .