Reading specific memories from human neurons before and after sleep

إن الذاكرة البشرية ليست مكتبة ثابتة حيث تقبع الملفات دون أن تُلمس على الأرفف؛ بل هي عملية حية ومتغيرة تتغير مع مرور أيامنا وليالينا. ومن أبرز قدرات العقل البشري هي القدرة على استرجاع حدث واحد محدد بعد تجربته لمرة واحدة فقط، مثل وجه شخص التقينا به لفترة وجيزة أو مكان زرناه للمرة الأولى. لطالما عرف العلماء أن أجزاءً مختلفة من الدماغ تعمل معاً لتخزين هذه اللحظات، لكن فهم كيفية قيام الدماغ بتشفير ذاكرة معينة وكيف يتغير هذا التشفير بمرور الوقت ظل أمراً مستعصياً. ويعد السؤال عما إذا كان بإمكاننا حقاً قراءة المحتوى المحدد لذكرى ما مباشرة من النشاط الكهربائي لخلايا الدماغ جبهة رئيسية في علم الأعصاب، وله آثار هامة على فهم كيفية تعلمنا وكيف يمكننا يوماً ما مساعدة أولئك الذين يعانون في التذكر.

لقد خطت دراسة جديدة خطوة كبيرة نحو الإجابة على هذا السؤال من خلال الاستماع مباشرة إلى الإشارات الكهربائية لخلايا الدماغ البشري. فقد عمل الباحثون مع مرضى كانوا يخضعون بالفعل للمراقبة الطبية لأسباب أخرى، مستخدمين أقطاباً كهربائية دقيقة وُضعت داخل الدماغ لتسجيل إطلاق الخلايا العصبية الفردية. شاهد هؤلاء المرضى حلقة سمعية بصرية فريدة من نوعها — مقطع فيديو محدد — ثم بعد فترة زمنية تضمنت النوم، طُلب منهم استرجاع تفاصيل من ذلك الفيديو. وقد بنى الفريق نموذجاً حاسوبياً متطوراً، وهو نوع من الذكاء الاصطعي المصمم للتعرف على الأنماط المعقدة، لتحليل نبضات الكهرباء الصادرة عن الخلايا العصبية. تعلم هذا النموذج ربط أنماط الإطلاق المحددة لخلايا الدماغ أثناء المشاهدة الأولية بالمفاهيم المحددة التي تذكرها المرضى لاحقاً، مثل أسماء الأشخاص أو الأماكن التي رأوها في الفيديو.

كشفت النتائج عن قصة ديناميكية حول كيفية معالجة الذكريات وتخزينها. فعندما اختبر الباحثون النموذج على ذكريات تم استرجاعها قبل النوم، وجدوا أن النشاط الكهربائي في الفص الصدغي الإنسي، وهو منطقة عميقة في الدماغ معروفة بدورها في تكوين ذكريات جديدة، كان كافياً للتنبؤ بما سيتذكره المريض. ومع ذلك، بعد أن نام المرضى، تغيرت الصورة. فالنموذج نفسه، عندما تمت تغذيته بالبيانات من الفص الصدغي الإنسي فقط، لم يعد قادراً على فك تشفير الذكريات. بدلاً من ذلك، انتقلت القدرة على التنبؤ بالمفاهيم المسترجعة إلى القشرة الجبهية، وهي منطقة في مقدمة الدماغ تشارك في التفكير عالي المستوى والتنظيم. والنموذج الذي تدرب على إشارات القشرة الجبهية عمل بشكل جيد للذكريات المسترجعة بعد النوم، لكنه فشل في القيام بذلك قبل النوم. علاوة على ذلك، لاحظ الباحثون أنه كلما زادت قدرة القشرة الجبهية على فك تشفير الذاكرة، زادت مدة نوم حركة العين غير السريعة (non-REM) التي مر بها المريض، مما يشير إلى وجود رابط مباشر بين جودة النوم وهذا التحول في مكان استقرار الذاكرة في الدماغ.

تشير هذه النتائج إلى أن ذكرى معينة ليست محبوسة في بقعة واحدة في الدماغ، بل هي موزعة عبر مجموعات عصبية مختلفة، وأن هذا التوزيع يتحول بينما ننتقل من اليقظة إلى النوم. وتوضح الدراسة أن الدماغ يعيد تنظيم معلومات تجربة واحدة، حيث ينقل التمثيل الأساسي لتلك الذاكرة من مراكز الذاكرة العميقة إلى القشرة الجبهية مع تقدم عملية النوم. وهذا التحول على مستوى النظام يعني أن الدماغ لا يقوم ببساطة بتخزين ملف ويتركه وحيداً؛ بل يعمل بنشاط على إعادة كتابة موقع أثر الذاكرة. وبينما أُجري البحث على مجموعة صغيرة من المرض وتعتمد على نماذج مدربة على بيانات محددة، فإن القدرة على فك تشفير الذكريات المتولدة داخلياً من نشاط الدماغ تشير إلى مستقبل قد نتمكن فيه من تعزيز أو حتى كتم ذكريات معينة، مما يفتح مسارات جديدة محتملة لعلاج الاضطرابات التي تؤثر على كيفية تذكر الناس لحياتهم.