Temporal instability weakens entorhinal grid-like coding in older adults

مع تقدمنا في العمر، تصبح القدرة على تذكر أين وضعنا مفاتيحنا أو التنقل في حي مألوف أقل موثوقية في كثير من الأحيان. هذا التراجع في الذاكرة المكانية والملاحة هو جزء شائع من الشيخوخة، لكنه لا يحدث للجميع بنفس الطريقة. فبعض كبار السن يظلون بذكاء وتوجيه كما كانوا في شبابهم، بينما يعاني آخرون بشكل كبير. لطالاً ما اشتبه العلماء في أن جزءاً معيناً من الدماغ، يقع في عمق الفص الصدغي، يلعب دوراً مركزياً في هذه القدرات. يحتوي هذا الإقليم على خلايا متخصصة تعمل مثل نظام تحديد المواقع الداخلي (GPS)، حيث تنطلق في نمط سداسي متكرر أثناء تحركنا عبر الفضاء. في الدماغ، ينشئ هذا النمط خريطة ذهنية تساعدنا على معرفة مكاننا وكيفية الوصول إلى حيث نريد الذهث. عندما يعمل هذا النظام بشكل جيد، نشعر بالاستقرار؛ وعندما يتعثر، قد نشعر بالضياع.

لسنوات، اعتقد الباحثون أن التراجع في مهارات الملاحة هذه كان ببساطة بسبب تلاشي خريطة الدماغ الداخلية أو اختفائها تماماً مع تقدم العمر. ومع ذلك، تشير دراسة جديدة إلى أن المشكلة قد تكون أكثر دقة. فبدلاً من اختفاء الخريطة، قد يكون من الممكن أن الخريطة أصبحت غير مستقرة، أي أنها تنزاح أو تتذبذب بمرور الوقت. هذا عدم الاستقرار قد يجعل من الصعب على الدماغ استخدام تلك الخريطة باستمرار، حتى لو كانت الخريطة نفسها لا تزال موجودة. ومن خلال النظر عن كثب في كيفية سلوك إشارات الدماغ هذه لدى كبار السن، وجد العلماء سبباً رئيسياً وراء احتفاظ بعض الناس بمهاراتهم المكانية بينما لا يفعل الآخرون ذلك، مشيرين إلى نوع محدد من الموثوقية في كيفية تمسك الدماغ باتجاهه.

وللتحقيق في ذلك، درس فريق من الباحثين في المركز الألماني للأمراض العصبية التنكسية في ماغديبورغ 85 شخصاً من البالغين الأصحاء، بمتوسط عمر بلغ 75 عاماً. طلبوا من المشاركين أداء مهمة داخل جهاز التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI)، وهو جهاز يلتقط صوراً تفصيلية لنشاط الدماغ. لم يتحرك المشاركون بأجسادهم؛ بل شاهدوا مقطع فيديو لشخص يسير عبر غرفة افتراضية مربعة. وأثناء حركته، كان عليهم تذكر مواقع خمسة أشياء مختلفة وُضعت حول الغرفة. بعد الجولة، تم اختبارهم على مدى قدرتهم على تذكر أماكن تلك الأشياء. كرر الباحثون هذه العملية مرتين، مع وضع الأشياء في أماكن مختلفة في كل مرة، لمعرفة كيفية استجابة الدماغ لنفس البيئة في مناسبات مختلفة.

كان العلماء مهتمين بشكل خاص بإشارة معينة في القشرة الشمية الداخلية الخلفية الوسطى، وهي منطقة صغيرة في الدماغ تُعرف بأنها موطن الخلايا الشبكية التي تشكل خريطتنا الداخلية. في الدماغ السليم الذي يعمل بكفاءة، تضيء هذه المنطقة بنمط سداسي يمكن التنبؤ به مع تحرك الشخص في اتجاهات مختلفة. قام الباحثون بقياس مدى قوة هذا النمط لدى كل مشارك. وكما كان متوقعاً، وجدوا أن قوة هذه الإشارة تفاوتت بشكل كبير بين كبار السن. أظهر البعض نمطاً واضحاً وقوياً يشبه نمط الشباب، بينما أظهر آخرون إشارة ضعيفة جداً أو شبه منعدمة. ومن المثير للدهشة، وجد الباحثون أن عمر الشخص وحده لم يفسر هذه الاختلافات؛ فقد يكون لدى شخص يبلغ من العمر 90 عاماً إشارة قوية، بينما يمتلك شخص يبلغ من العمر 65 عاماً إشارة ضعيفة، مما يشير إلى أن شيئاً آخر غير مجرد التقدم في السن كان هو الفاعل.

ثم تساءل الفريق عما إذا كانت المشكلة تكمن في أن خريطة الدماغ مفقودة ببساطة، أم أنها موجودة ولكنها غير مستقرة. ولمعرفة ذلك، بحثوا في مدى اتساق نشاط الدماغ من جولة إلى أخرى. وقاسوا ما إذا كان الدماغ ينتج نفس نمط النشاط لنفس اتجاه الحركة في كل مرة. واكتشفوا أن قوة إشارة الشبكة كانت مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بهذا الاستقرار. ففي الجانب الأيسر من القشرة الشمية الداخلية، كان المشاركون الذين أنتجت أدمغتهم نمط نشاط متسق ومستقر عبر الجولتين هم أيضاً من امتلكوا أقوى إشارات الشبكة. أما أولئك الذين انزاحت أو تغيرت أنماط نشاط أدمغتهم بين الجولتين، فقد كانت إشاراتهم أضعف. يشير هذا الاكتشاف إلى أن المشكلة ليست بالضرورة في فقدان الدماغ للقدرة على إنشاء خريطة، بل في كونه يكافح للحفاظ على ثبات وموثوقية تلك الخريطة بمرور الوقت.

كما بحث الباحثون فيما إذا كان هذا الاستقرار يؤثر على الذاكرة في العالم الحقيقي. ووجدوا أن كبار السن الذين لديهم أنماط دماغية أكثر استقراراً في القشرة الشمية الداخلية اليسرى كانوا أفضل في تذكر أماكن الأشياء في الغرفة الافتراضية. كان هذا الارتباط خاصاً باستقرار النمط؛ إذ لم يتنبأ مجرد قوة الإشارة بالأداء الذاكري بوضوح كما فعل الاتساق. وهذا يعني أن امتلاك نقطة مرجعية موثوقة وغير متغيرة في الدماغ أمر بالغ الأهمية لاسترجاع مكان الأشياء، خاصة عندما نحتاج إلى استعادة تلك المعلومات لاحقاً.

ولفهم سبب كون بعض الأدمغة أكثر استقراراً من غيرها، فحص الفريق البنية الفيزيائية لأنسجة الدماغ في هذه المناطق. نظروا في حجم الأنسجة، وكمية الميالين (الطبقة الدهنية التي تساعد الإشارات على الانتقال)، وسلامة البنية المجهرية. ولم يجدوا أي رابط واضح بين هذه السمات الفيزيائية واستقرار إشارة الشبكة. فمن الممكن أن يمتلك شخص ذو بنية دماغية تبدو صحية تماماً خريطة غير مستقرة، بينما يمتلك آخر، رغم وجود تغيرات هيكلية طفيفة، خريطة مستقرة جداً. وقد استبعد هذا الفرضية القائلة بأن التآكل الفيزيائي البسيط كان السبب المباشر لعدم الاستقرار.

ثم تتبع الفريق مصدر عدم الاستقرار هذا إلى مستويات أعمق في شبكة الدماغ. تتلقى القشرة الشمية الداخلية معلومات عن الاتجاه من مناطق أخرى، بما في ذلك القشرة خلف المدارية (retrosplenial cortex)، وهي منطقة تقع بالقرب من الجزء الخلفي من الدماغ تساعدنا على توجيه أنفسنا بالنسبة لما يحيط بنا. قاس الباحثون مدى استقرار إشارات التوجيه في هذه المنطقة خلف المدارية، ووجدوا أنه عندما توفر القشرة خلف المدارية إحساساً ثابتاً وموثوقاً بالاتجاه، تكون القشرة الشمية الداخلية أكثر قدرة على الحفاظ على نمط الشبكة المستقر. وفي الواقع، بدا أن استقرار الإشارات في القشرة خلف المدارية يؤثر على الأداء الذاكري للمشاركين بشكل غير مباشر، من خلال المساعدة في الحفاظ على استقرار شبكة القشرة الشمية الداخلية. ويشير هذا إلى سلسلة من الأحداث حيث يساعد الإحساس الموثوق بالاتجاه القادم من الجزء الخلفي من الدماغ في تثبيت الخريطة الداخلية في منتصف الدماغ، مما يمنعها من الانزياح.

تقدم هذه النتائج طريقة جديدة للتفكير في سبب تراجع الذاكرة المكانية لدى بعض كبار السن دون غيرهم. يبدو أن نظام تحديد المواقع الداخلي في الدماغ لا يختفي بالضرورة مع تقدم العمر، بل قد يصبح النظام أقل موثوقية، حيث تنزاح الخريطة أو تتغير قلياً في كل مرة نحاول فيها استخدامها. ويبدو أن عدم الاستقرار هذا ينبع من جودة المعلومات الاتجاهية الواردة إلى النظام. فإذا لم يتمكن الدماغ من التمسك بإحساس ثابت بالاتجاه الذي يواجهه، تصبح الخريطة الداخلية مهتزة، مما يجعل من الصعب تذكر المواقع أو التنقل بفعالية. وتبرز الدراسة أن المفتاح للحفاظ على المهارات المكانية في مراحل متأخرة من العمر قد لا يكمن في الحفاظ على الخريطة نفسها، بل في ضمان امتلاك الدماغ لنقطة مرجعية مستقرة لإبقاء تلك الخريطة متوافقة مع العالم.