علم مغز پرندگان کوچک با خاطرات شگفت انگیز

مرحله اول: روشی خلاقانه برای مطالعه ذخیره غذا در یک محیط آزمایشگاهی پیدا کنید. آرونوف می‌گوید ماریسا اپلگیت، دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه آرونوف، به طراحی فضای ذخیره‌سازی «بهینه‌شده برای ارگونومی چیکدی» کمک کرد. آرونوف می‌گوید که این میدان‌ها شکاف‌هایی را شامل می‌شد که توسط فلپ‌های مات پوشیده شده بود که جوجه‌ها می‌توانستند با انگشتان پا یا منقارشان باز کنند و غذا را درون آن ذخیره کنند. آنها به طور طبیعی شکاف ها و مواد غذایی اضافی را در داخل آن ذخیره می کنند.

آرونوف می‌گوید یک لحظه ذخیره‌سازی برای ایجاد یک الگوی جدید، ماندگار و خاص سایت کافی است. پیامدهای آن شگفت انگیز است. Chickadees می تواند هزاران لحظه را در هزاران مکان ذخیره کند و سپس هر زمان که به غذای اضافی نیاز داشت، آن خاطرات را به دلخواه بازیابی کند.

بنابراین چگونه یک عصب شناس علاقه مند به خاطرات خود می تواند بر روی مغز خود مطالعه کند؟ دیمیتری آرونوف، دکترای علوم اعصاب در مؤسسه رفتار مغز ذهن زاکرمن در دانشگاه کلمبیا، اخیراً از دوک بازدید کرد تا در مورد حافظه جوجه مرغ و کاربردهای مطالعه پرندگان وحشی در آزمایشگاه صحبت کند.

Chickadees می‌توانند غذا را در هر یک از سایت‌ها برای بازیابی در آینده پنهان کنند. دوره تأخیر بین مرحله ذخیره سازی (زمانی که جوجه ها می توانستند غذای اضافی را در مکان های ذخیره ذخیره کنند) و مرحله بازیابی (زمانی که جوجه ها دوباره در محوطه قرار می گیرند و اجازه می دهند غذایی را که قبلاً ذخیره کرده بودند بازیابی کنند) از چند دقیقه تا یک ساعت متغیر بود. . هنگامی که پرنده ای برای بازیابی غذا به انبار بازگشت، همان الگوی بارکد مانند فعالیت عصبی در مغزش ظاهر شد. این الگو “نماینده یک تجربه خاص در زندگی یک پرنده” است که سپس در زمان بعدی “فعال می شود”.

در مورد زمانی که chickadees حافظه های خالی را بررسی می کردند چطور؟ آیا آنها خطای حافظه داشتند یا به دلایل مرموز خود عمداً یک سایت خالی را بررسی می کردند – حتی می دانستند خالی است؟ او گفت که بر اساس آزمایش به آزمایش، شناختن آن غیرممکن است، اما از نظر آماری، ما باید از حافظه استفاده کنیم تا رفتار آنها را توضیح دهیم.

از طریق یک سری آزمایش، آرونوف و تیمش دریافتند که «عمل ذخیره‌سازی تأثیر عمیقی بر فعالیت هیپوکامپ دارد، به طوری که برخی از نورون‌ها در حین ذخیره‌سازی فعال‌تر می‌شوند و برخی دیگر سرکوب می‌شوند. حدود 35 درصد از نورون‌هایی که در حین ذخیره‌سازی فعال هستند، به طور مداوم در حین ذخیره‌سازی افزایش یافته یا سرکوب می‌شوند – صرف نظر از اینکه پرنده از کدام سایت بازدید می‌کند. اما 65 درصد واریانس باقیمانده مربوط به مکان خاص است: “هر حافظه پنهان با یک الگوی منحصر به فرد از این فعالیت اضافی در هیپوکامپ نشان داده می شود”، الگویی که حتی زمانی که دو مکان فقط پنج سانتی متر از هم فاصله دارند صادق است – به اندازه کافی برای یک پرنده نزدیک است. برای رسیدن از یکی به دیگری

آرونوف گفت که علاوه بر ذخیره و بازیابی غذا، پرندگان اغلب مکان‌های ذخیره‌سازی را هم قبل و هم بعد از ذخیره‌سازی غذا در آن‌ها «بررسی» می‌کنند. البته به محض اینکه پرنده یکی از فلپ ها را باز می کند، می تواند ببیند که داخل آن غذا هست یا نه. بنابراین، اندازه‌گیری فعالیت مغز پرنده پس از بلند کردن فلپ، تشخیص اینکه آیا هرگونه تغییر در فعالیت مغز هنگام بررسی یک مکان به خاطر حافظه است یا فقط بینایی، غیرممکن است. بنابراین، زمانی که پرنده برای اولین بار با یک فلپ را لمس کرد، محققان به طور خاص به فعالیت عصبی نگاه کردند – قبل از اینکه وقت آن را داشته باشد که آن را باز کند و ببیند چه چیزی داخل آن است. همانطور که مشخص است، این فعالیت مغز صدها میلی ثانیه قبل از اینکه پرنده بتواند غذا را ببیند شروع به تغییر می کند، یافته ای که شواهد قوی برای حافظه ارائه می دهد.

هنگامی که یک دریچه روی تکه ای از غذای ذخیره شده (تخم آفتابگردان) بسته شد، پرنده دیگر نمی توانست داخل را ببیند – اما کف هر شکاف شفاف بود و دوربینی که از پایین به سمت عرصه می رفت به دانشمندان اجازه می داد دقیقاً محل نگهداری پرندگان را ببینند. دانه. در همین حال، یک میکرودرایو متصل به سرهای کوچک پرندگان و متصل به یک کابل، امکان نظارت مستقیم بر فعالیت مغز آنها را تا مقیاس تک تک نورون‌ها فراهم کرد.

ارائه شده توسط دانشگاه دوک