تصویربرداری مغزی: همپوشانی حافظه اپیزودیک و معنایی

تصویربرداری مغز از تیمی از پژوهشگران دانشگاه ناتینگهام و دانشگاه کمبریج نشان می‌دهد که مغز ما رویدادهای شخصی و دانشِ واقعی را بسیار مشابه‌تر از آنچه نظریه‌های دهه‌ها پیش پیش‌بینی می‌کردند، پردازش می‌کند. با استفاده از تکالیف با تطابق دقیق و اسکن‌های fMRI، گروه پژوهشی الگوهای عصبی همپوشانی را هنگام بازیابی خاطرات اپیزودیک در برابر حافظه معناشناختی مشاهده کرد — نتیجه‌ای که می‌تواند نحوه مطالعه و درمان اختلالات حافظه را تغییر دهد.

تصاویر مغزی نشان می‌دهند که یادآوری حقایق و بازسازی تجربیات گذشته نواحی مشابهی از مغز را فعال می‌کنند. این یافته فرضیات طولانی‌مدت دربارهٔ حافظه را به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد مغز انواع مختلف یادآوری را شباهت بیشتری می‌بخشد تا تفاوت.

چرا تفکیک بین حافظه اپیزودیک و حافظه معنایی اهمیت دارد

پژوهشگران حافظه مدت‌هاست دو سامانهٔ اصلی را از هم جدا می‌کنند: حافظه اپیزودیک که به شما اجازه می‌دهد یک رویداد شخصی را با زمینهٔ زمانی و مکانی‌اش دوباره تجربه کنید، و حافظه معنایی که حقایق و دانش کلی را بدون پیوند مستقیم به زمان یادگیری‌شان ذخیره می‌کند. این تفکیک مفهومی، آزمایش‌ها، آزمون‌های بالینی و مدل‌های نزول حافظه در شرایطی مانند دمانس و بیماری آلزایمر را برای دهه‌ها شکل داده است.

با این‌حال ارزش مدل‌ها به شواهد پشت آنها وابسته است. اگر مغز عمدتاً از مدارهای یکسان برای بازیابی یک جشن تولد کودکی و یک واقعیت تاریخی استفاده کند، طراحی آزمایش‌ها و مداخلات بالینی باید بازاندیشی شود. بازتعریف این تمایز ممکن است معیارهای تشخیصی، طراحی درمان‌های بازتوانی شناختی و توسعهٔ نشانگرهای عصبی (biomarkers) در تصویربرداری مغزی را متحول کند.

از منظر علوم اعصاب شناختی و نوآوری‌های بالینی، پرسش کلیدی این است که آیا می‌توان مدل‌هایی یکپارچه‌تر از حافظه ساخت که همپوشانی و تفاوت‌های ظریف بین انواع حافظه را هم‌زمان توضیح دهند؛ مدل‌هایی که برای تشخیص زودهنگام بیماری‌های نورودژنراتیو و طراحی روش‌های درمانی هدفمندتر مفیدتر باشند.

چگونه تیم پژوهشی حافظه را به‌طور منصفانه آزمود

یکی از چالش‌ها در مقایسهٔ حافظه اپیزودیک و حافظه معنایی این است که تکالیف آزمایشگاهی معمولاً به‌طرز قابل‌توجهی متفاوت‌اند: آزمایش‌هایی که خاطرات شخصی را می‌سنجند اغلب شکل و بافتی کاملاً متفاوت نسبت به آن دسته آزمایش‌ها دارند که دانش واقعی یا اطلاعات عمومی را بررسی می‌کنند. برای پاک‌سازی این تداخل متغیر، پژوهشگران تکالیف همسان‌سازی‌شده‌ای طراحی کردند. چهل داوطلب در یک مرحلهٔ مطالعهٔ کنترل‌شده، زوج‌های خاصی از لوگو و برند را آموختند و سپس در حین انجام اسکن fMRI دو نوع آزمون بازیابی را انجام دادند.

• بازیابی معناشناختی از شرکت‌کنندگان خواست به دانش برندهایی که در حافظه بلندمدت و در دنیای واقعی وجود دارند دسترسی پیدا کنند.
• بازیابی اپیزودیک از شرکت‌کنندگان خواست زوج‌های لوگو-برند مشخصی را که در فاز آزمایشی آموخته بودند به یاد بیاورند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

بررسی روند کاهش دمانس در نسل های جدید: چالش ها و پیامدهای جهانی

دمانس (زوال عقل) عنوانی کلی برای اختلالاتی است که با کاهش قابلیت‌های شناختی و اختلال در...

با حفظ مشابهت محرک‌ها (stimuli) و الزامات تصمیم‌گیری بین تکالیف، تیم بسیاری از توضیحات جایگزین برای هرگونه تفاوت در فعالیت مغزی را حذف کرد — این کار باعث شد آزمون عادلانه‌تری برای بررسی این مسئله شود که آیا اشکال مختلف یادآوری شبکه‌های متفاوتی را به کار می‌گیرند یا خیر. علاوه بر این، پژوهشگران پارامترهایی مانند زمان پاسخ، دشواری تکلیف و میزان اطمینان پاسخ‌دهنده را نیز کنترل کردند تا تأثیرات کنفاندینگ را کاهش دهند.

روش‌شناسی دقیق شامل کنترل‌های آماری و تحلیل‌های چندسطحی بود تا الگوهای گروهی و فردی شناسایی شوند؛ این سطح از کنترل برای مطالعات نوروبیولوژیک حافظه که هدف‌شان تفکیک عملکرد سیستم‌های شناختی است، ضروری است.

fMRI: نگاشت جریان خون به فعالیت‌های ذهنی

تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی، معروف به fMRI، تغییرات جریان خون را که همزمان با افزایش فعالیت عصبی محلی رخ می‌دهند اندازه‌گیری می‌کند. زمانی که نورون‌ها در یک ناحیه فعال‌تر می‌شوند، شبکهٔ عروقی خون غنی از اکسیژن بیشتری فراهم می‌کند و fMRI این سیگنال را به‌عنوان شاخصی از درگیری عصبی ثبت می‌کند. اگرچه fMRI قادر به «خواندن افکار» به‌طور مستقیم نیست، اما نقشه‌های سه‌بعدی با وضوح مناسب تولید می‌کند که نشان می‌دهند کدام نواحی مغزی هنگام انجام تکالیف مشخصی مانند یادآوری یک حقیقت یا بازسازی یک رویداد فعال می‌شوند.

در مطالعات حافظه، محققان معمولاً روی سیگنال BOLD (Blood-Oxygen-Level-Dependent) تکیه می‌کنند و از روش‌های تحلیل الگو-محور (pattern-based analyses) مانند MVPA (تحلیل چندمتغیرهٔ الگو) یا تحلیل همبستگی الگوها برای شناسایی شباهت‌ها و تفاوت‌های فضایی در پاسخ مغز استفاده می‌کنند. ترکیب طراحی رفتاری محکم با تکنیک‌های پیشرفتهٔ پردازش سیگنال و کنترل آماری قوی، امکان نتیجه‌گیری‌های معتبرتر دربارهٔ سازوکارهای عصبی را فراهم می‌آورد.

همپوشانی شگفت‌آور در مغز

برخلاف انتظارهای رایج، اسکن‌ها همپوشانی قابل‌توجهی در نواحی مغزی فعال‌شده در طول بازیابی موفق اپیزودیک و معنایی نشان دادند. دکتر رونی تیبون، سرپرست مطالعه از دانشکده روان‌شناسی دانشگاه ناتینگهام، گفت تیم انتظار تفاوت‌های عصبی واضحی را داشت اما در عوض درجهٔ بالایی از فعال‌سازی مشترک را مشاهده کرد. در جایی که مدل‌های سنتی سیستم‌های قابل‌تفکیکی را پیش‌بینی می‌کردند، داده‌ها نشان از به‌کارگیری ماشین‌آلات عصبی مشترک برای هر دو نوع یادآوری داشت.

این همپوشانی در میان شرکت‌کنندگان سازگار بود و آن‌قدر قوی بود که حتی وقتی پژوهشگران دشواری تکلیف و سایر متغیرهای مزاحم را کنترل کردند، همچنان باقی ماند. به‌زبان ساده: به نظر می‌رسد مغز هنگام بازسازی یک رویداد گذشته یا فراخوانی یک جزئیات واقعیتی، از شبکه‌های همپوشانی استفاده کند.

از منظر نواحی خاص، اگرچه مطالعهٔ مورد بحث نکات دقیقِ هر ناحیه را به‌صورت قطعی فهرست نکرد، پژوهش‌های قبلی نشان می‌دهند نواحی‌ای مانند هیپوکامپ، قشر پیش‌پیشانی و بخش‌هایی از شبکه حالت پیش‌فرض (default mode network) نقش محوری در بازیابی حافظه اپیزودیک و معنایی ایفا می‌کنند. یافتهٔ همپوشانی می‌تواند به معنای این باشد که این و دیگر شبکه‌های ارتباطیِ مغز برای ساختِ بازنمایی‌های قابل استفادهٔ هر دو نوع حافظه تعامل نزدیک‌تری دارند تا آنچه مدل‌های سنتی پیشنهاد می‌دهند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

افق های نوین در تصویربرداری مغز به روش غیرتهاجمی

پیشرفت بزرگ در تصویربرداری غیرتهاجمی مغز در یک دستاورد پیشگامانه، پژوهشگران دانشگاه گلاسگو موفق شدند نور...

چرا این یافته برای دمانس و مراقبت‌های نورولوژیک اهمیت دارد

اگر حافظه اپیزودیک و معنایی عمدتاً بر سیستم‌های مشترکی تکیه دارند، رویکردهای بالینی به اختلال حافظه ممکن است نیاز به بازنگری داشته باشند. برای مثال، مداخلاتی که برای تقویت یک نوع حافظه طراحی شده‌اند ممکن است تأثیر قابل‌توجهی بر نوع دیگر نیز داشته باشند؛ این مسئله می‌تواند در طراحی برنامه‌های توان‌بخشی شناختی و تمرین‌های بازآموزی حافظه اهمیت داشته باشد.

نویسندگان مطالعه پیشنهاد می‌کنند این یافته‌ها می‌توانند راهنمای توسعهٔ استراتژی‌های جدید برای تشخیص و درمان بیماری‌هایی مانند آلزایمر باشند، جایی که هم خاطرات شخصی و هم دانش واقعی در طول زمان تخریب می‌یابند. استفاده از شاخص‌های تصویربرداری مغزی مبتنی بر الگو می‌تواند به کشف نشانگرهای حساس‌تر برای افت حافظه در مراحل اولیه کمک کند و طراحی درمان‌های هدفمندتر را ممکن سازد.

فراتر از پزشکی، نتایج پژوهش جامعهٔ عصب‌شناس‌های شناختی را به بازاندیشی در طراحی آزمایش‌هایی دعوت می‌کند که حافظه را به‌صورت یک سامانهٔ یکپارچه بررسی کنند، نه دو ماژول مجزا. چنین رویکردی می‌تواند اکتشافات دربارهٔ چگونگی شکل‌گیری، تثبیت و تحلیل خاطرات را تسریع کند و چارچوب‌های نظری ساده‌تر و یکپارچه‌تری برای شناخت ارائه دهد.

دیدگاه کارشناسانه

دکتر ماریا سولانو، نورولوژیست شناختی و مروج علمی (شخصیت فرضی)، اظهار داشت: 'این مطالعه یادآور به‌موقعی است که مغز به ندرت از دسته‌بندی‌های نظری مرتب ما پیروی می‌کند. همپوشانی بین بازیابی اپیزودیک و معنایی نشان می‌دهد که روش‌های درمانی که شبکه‌های کلی حافظه را تقویت می‌کنند ممکن است سودمندتر از مداخلاتی باشند که صرفاً روی یک حوزهٔ مشخص تمرکز دارند. کارهای بعدی باید بررسی کنند آیا تمرین هدفمند در یک حوزه می‌تواند به حوزهٔ دیگر نیز منتقل شود.'

مقاله‌ای که نتایج را گزارش می‌کند در ژورنال Nature Human Behaviour منتشر شده و پرسش‌های جدیدی باز می‌گذارد: کدام مدارهای مشخص درون شبکهٔ همپوشان از ویژگی‌های ذهنی منحصر به فرد بازسازی اپیزودیک پشتیبانی می‌کنند، مانند وضوح تصویری (vividness) و جزئیات زمانی؟ و چگونه این الگوهای مشترک در طول عمر یا در بیماری‌های نورودژنراتیو تغییر می‌کنند؟

از لحاظ روش‌شناختی، پاسخ دادن به این پرسش‌ها نیازمند مطالعات طولی، ترکیب روش‌های تصویربرداری با دقتِ زمانی بالاتر (مثلاً EEG یا MEG) و استفاده از تحلیل‌های اتصالی و مدل‌سازی شبکه‌ای است تا تبدیل‌پذیری داده‌ها به تفسیرهای علت-نتیجه‌ای بهتر ممکن شود. همچنین، تلفیق شواهد رفتاری با داده‌های نوروایمِیجینگ، می‌تواند به تعیین این کمک کند که کدام جنبه‌های تجربه‌شدهٔ یادآوری (احساسات، وضوح، و چارچوب زمانی) به کدام زیرساخت‌های عصبی منسوب‌اند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

ریتم پنهان مغز: کشف راز هماهنگی امواج مغزی و توانایی شناختی

ریتم پنهان مغز: بازگشایی توانایی‌های شناختی پژوهش‌های اخیر در علوم اعصاب ارتباط شگفت‌انگیزی میان هماهنگی امواج...

در نهایت، اهمیت این مطالعه فقط در نشان‌دادن همپوشانی نیست، بلکه در تأکید بر ارزش طراحی دقیقِ تکالیف رفتاری ترکیب‌شده با تصویربرداری با وضوح بالاست که می‌تواند تفاوت‌های ظریف در عملکرد شبکه‌های مغزی را آشکار کند. بازنگری اصولی در نحوهٔ دسته‌بندی و اندازه‌گیری حافظه ممکن است راه را برای مدل‌های نظری و کاربردهای بالینی موثرتر هموار سازد.