Chickadees دارای “بارکد” عصبی منحصر به فردی برای خاطرات پنهان کردن غذا هستند

جوجه‌های کلاه سیاه خاطرات خارق‌العاده‌ای دارند که می‌توانند مکان هزاران لقمه غذا را به خاطر بیاورند تا در زمستان به آنها کمک کند. اکنون دانشمندان مؤسسه زوکرمن کلمبیا کشف کرده‌اند که چگونه جوجه‌ها می‌توانند جزئیات زیادی را به خاطر بسپارند: آنها هر مکان غذایی را با استفاده از فعالیت سلول‌های مغزی مشابه بارکد حفظ می‌کنند. این یافته های جدید ممکن است روشن کند که چگونه مغز برای رویدادهایی که زندگی ما را تشکیل می دهند، خاطرات ایجاد می کند.

دکتر دیمیتری آرونوف، محقق اصلی در موسسه زوکرمن کلمبیا و استادیار علوم اعصاب در کالج پزشکان و جراحان واگلوس کلمبیا، گفت: ما جهان را از طریق خاطرات خود از اشیا، مکان ها و افراد می بینیم.

“خاطرات به طور کامل نحوه دیدن و تعامل ما با جهان را مشخص می کنند. با این پرنده، ما راهی برای درک حافظه به روشی فوق العاده ساده داریم و در درک حافظه آنها، چیزی در مورد خودمان خواهیم فهمید.”

این قالب بندی بارکد مانند حافظه، برای اولین بار در مجله فاش شد سلول، ممکن است یک تاکتیک رایج در مغز حیوانات از جمله مغز انسان باشد.

Selmaan Chettih، محقق پسادکتری، Ph.D.، نویسنده اول مطالعه به همراه Emily Mackevicius، Ph.D، گفت: «یافته‌های بسیاری در انسان‌ها وجود دارد که کاملاً با مکانیسم بارکد سازگار است.

دکتر آرونوف، نویسنده مسئول این مطالعه، گفت که Chickadees “نابغه حافظه” هستند. آنها استاد حافظه اپیزودیک هستند – توانایی مغز برای یادآوری لحظات خاص، مانند پنهان کردن مقداری غذا در زیر پوست درخت یا در سوراخ گره. این می تواند برای آنها یک موضوع مرگ یا زندگی ثابت کند، زیرا برخلاف اکثر پرندگانی که در مکان های سرد زندگی می کنند، جوجه ها در طول زمستان مهاجرت نمی کنند. این بدان معناست که بقای آن‌ها منوط به یادآوری مکان‌هایی است که در ماه‌های گرم‌تر غذا را مخفی کرده‌اند، به طوری که برخی از آن‌ها روزانه 5000 مورد از این مخفی‌کاری‌ها را می‌سازند.

دانشمندان مدت‌هاست می‌دانستند که این پرندگان به هیپوکامپ – ساختار مغزی که برای حافظه در همه مهره‌داران، از جمله انسان‌ها حیاتی است – برای ذخیره‌سازی خاطرات ذخیره‌هایشان متکی هستند. با این حال، هیچ کس فعالیت عصبی خاصی را در هیپوکامپ که خاطرات اپیزودیک مانند رویدادهای ذخیره غذا را رمزگذاری می کند، شناسایی نکرده بود.

دکتر چتی می‌گوید: «سؤالی که می‌خواهیم به آن پاسخ دهیم این است که «از نظر فیزیکی حافظه چیست؟»

Chickadees ممکن است به دانشمندان در کشف این راز کمک کند. برای کشف خاطرات شگفت انگیز جوجه ها، دکتر آرونوف و تیمش عرصه های سرپوشیده ای را با الهام از زیستگاه های طبیعی پرندگان ساختند.

دکتر آرونوف می گوید: «دانشمندان دهه ها از خاطره این پرندگان شگفت زده شده اند، اما آنچه که یک راز بوده این است که در مغز آنها چه می گذرد تا این خاطرات را پشتیبانی کند. اکنون ما ابزارهای ضبط عصبی و ردیابی رفتار را در اختیار داریم تا دانش خود را در مورد اینکه چگونه این پرندگان قادر به انجام این شاهکارهای حافظه هستند، ارتقا دهیم.”

در آزمایش‌های معمولی، یک نخود سیاه‌پوش به طور غریزی دانه‌های آفتابگردان را در حفره‌هایی در میدان‌ها پنهان می‌کند، زیرا محققان بر فعالیت در هیپوکامپ نظارت می‌کنند. در همین حال، شش دوربین نیز پرندگان را هنگام پرواز ضبط می‌کنند و یک سیستم هوش مصنوعی به‌طور خودکار آنها را در هنگام ذخیره و بازیابی دانه‌ها ردیابی می‌کند.

دانشمندان به طور غیرمنتظره ای دریافتند که هر بار که جوجه ای دانه ای را پنهان می کند، نورون های هیپوکامپ در یک الگوی منحصر به فرد شلیک می کنند. این الگوهای زودگذر زمانی دوباره فعال شدند که پرندگان آن انبار غذای خاص را بازیابی کردند.

دکتر چتی گفت: “اینها الگوهای فعالیت بسیار چشمگیر هستند، اما بسیار کوتاه هستند – به طور متوسط ​​فقط یک ثانیه طول می کشد.” “اگر دقیقا نمی دانستید چه زمانی و چرا اتفاق افتادند، خیلی راحت از دست دادن آنها.”

به گفته آنها، همانطور که محققان در مورد داده های خود فکر می کردند، ایده بارکدهای عصبی به عنوان برچسب های منحصر به فرد برای رویدادهای مختلف معنی پیدا کرد.

این الگوهای بارکد مستقل از فعالیت نورون های هیپوکامپ به نام سلول های مکان وجود دارند که خاطرات مکان ها را رمزگذاری می کنند. هر بارکد متمایز باقی می‌ماند، حتی وقتی صحبت از مخفی‌کاری‌هایی باشد که در همان مکان اما در زمان‌های مختلف مخفی شده‌اند، یا در مخفیگاه‌های همسایه که پشت سر هم ساخته شده‌اند.

دکتر آرونوف گفت: «بسیاری از مطالعات هیپوکامپ بر روی سلول‌های مکانی متمرکز شده‌اند و جایزه نوبل برای کشف آنها در سال 2014 اعطا شد.

“بنابراین فرض در این زمینه این بود که حافظه اپیزودیک باید با تغییرات در سلول‌های مکان ارتباط داشته باشد. ما متوجه شدیم که سلول‌های مکان در واقع زمانی که پرندگان خاطرات جدیدی را تشکیل می‌دهند تغییر نمی‌کنند. در عوض، در حین ذخیره غذا، الگوهای بیشتری از فعالیت وجود دارد. فراتر از آنهایی که با سلول های مکان دیده می شوند.”

در ادامه، محققان می‌خواهند ببینند که آیا بچه‌ها هنگام جستجوی حافظه‌های پنهان از مکان‌های دور، بارکدها را فعال می‌کنند یا خیر.

دکتر چتی گفت: «اگر آنها قصد دارند یک مورد ذخیره شده را قبل از اینکه واقعاً انجام دهند، بازیابی کنند، این همان چیزی است که ممکن است انتظار داشته باشیم. ما می‌خواهیم لحظاتی را شناسایی کنیم که یک پرنده به مکانی فکر می‌کند اما هنوز آنجا نیست، و ببینیم که آیا فعال کردن بارکد ممکن است پرنده را به سمت یک حافظه پنهان سوق دهد یا خیر.

محققان همچنین مشتاقند بدانند که آیا تاکتیک بارکدگذاری که آنها برای جوجه‌ها کشف کرده‌اند در میان حیوانات دیگر، از جمله انسان‌ها، کاربرد گسترده‌ای دارد یا خیر. چنین تحقیقاتی ممکن است به روشن کردن بخش اصلی تجربه انسانی کمک کند.

دکتر چتی گفت: «اگر به این فکر کنید که مردم چگونه خودشان را تعریف می‌کنند، فکر می‌کنند چه کسی هستند، احساس خود را، پس خاطرات اپیزودیک رویدادهای خاص در آن نقش اساسی دارند. “این چیزی است که ما سعی می کنیم بفهمیم.”