معلومة

كيف وأين يتم تخزين الذكريات في الدماغ البشري؟


خلفية

أنا مبرمج كمبيوتر مفتون بالذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية الاصطناعية ، وأصبح لدي فضول أكثر حول كيفية عمل الشبكات العصبية البيولوجية.

السياق وما أعتقد أنني أفهمه

أثناء هضم كل ما كنت أقرأه ، بدأت أفهم أن هناك طبقات للشبكات العصبية. قد تتلقى الطبقة الأمامية من الخلايا العصبية ، على سبيل المثال ، منبهًا بصريًا مثل الضوء الساطع. يتم أخذ هذا التحفيز من قبل الخلايا العصبية في الخط الأمامي ، حيث ينتج كل منها استجابة كهرو كيميائية مرجحة ينتج عنها قرار ثنائي لتمرير شحنة كهربائية عبر محوارها إلى التشعبات لعشرات الآلاف من الخلايا العصبية التي هي عليها متصل.

تتكرر هذه العملية من خلال طبقات تقوم بتوجيه الإشارات الكهربائية وتركيزها بناءً على تباديلها حتى يتم تمرير شحنة في النهاية إلى آلية استجابة مركزة مثل الأعصاب التي تتحكم في انكماش التلاميذ.

آمل أن أكون قد فهمت ذلك بشكل صحيح.

ديباجة السؤال ؛)

بافتراض أنني لست خارج القاعدة تمامًا مع فهمي الأساسي لكيفية عمل الشبكة العصبية البيولوجية ، فقد بدأت أفهم كيف ينتج عن المدخلات (التحفيز) ناتجًا (استجابة) مثل الحركة الحركية أو ردود الفعل. يبدو أن هذا مجرد كهرباء أساسية للدوائر المفتوحة والمغلقة.

ومع ذلك ، ما يزال يحيرني هو كيفية تخزين الذاكرة. التشابه مع الدائرة الكهربائية ينهار هنا ، لأنه في الدائرة لا أستطيع حقًا إيقاف تدفق الإلكترونات ما لم أقوم بتثبيط الإلكترونات المذكورة في مكثف. إذا قمت بذلك ، فبمجرد إطلاق الإلكترونات (الوصول إليها) ، فإنها تختفي إلى الأبد بينما تستمر الذاكرة.

وبالتالي…

كيف يتم تكوين الذكريات وتخزينها في الدماغ البشري؟ هل يتم تخزينها في منطقة معينة؟ إذا كان الأمر كذلك حيث؟


لسوء الحظ ، ما زلنا "مرتبكين" بكيفية عمل الذاكرة. نحن بعيدون عن الفهم الكامل لكيفية تخزين الذاكرة واستدعائها. ومع ذلك ، فنحن نعرف أ القليل، لذلك اقرأ.

فهمك للوظيفة العصبية الأساسية هو تقريبيا صيح. أولاً ، سيرسل العصبون الفردي إشارة من خلال محوره المفرد إلى التشعبات للعديد من الخلايا العصبية في اتجاه مجرى النهر ، وليس العكس. ثانيًا ، لست متأكدًا مما تقصده بـ "تركيزهم بناءً على تباديلهم" ، لكن صحيحًا أن المعلومات العصبية يمكن أن تخضع للعديد من التحولات أثناء انتشارها عبر دائرة. ثالثًا ، إذا كانت هناك نتيجة سلوكية لنشاط الشبكة مثل استجابة العضلات أو إفراز الهرمونات ، فإن هذه التأثيرات تتوسطها الأعصاب التي تتواصل مع العضلات والخلايا التي تطلق الهرمونات. لست متأكدًا مما إذا كان هذا هو ما تعنيه بـ "آلية الاستجابة المركزة".

أخيرًا ، كما اكتشفت ، فإن تشبيه الدوائر العصبية بالدوائر الكهربائية ضعيف نسبيًا في أي مستوى تحليل معقد إلى حد معقول. رأيي هو أن النظم البيولوجية غالبًا ما لا تخدم بشكل جيد من خلال تأطيرها على أنها مشاكل هندسية. سيختلف الآخرون مع ذلك ، لكنني أعتقد أن فهم النظام البيولوجي وفقًا لشروطه الخاصة يجعل الكثير من الأشياء أكثر وضوحًا.

تبين أن الشيء الأساسي المفقود من تشبيه الدائرة الكهربائية هو أحد المفاتيح لفهم تخزين المعلومات في الدوائر العصبية--المشبك، الموقع الذي تتواصل فيه إحدى الخلايا العصبية مع أخرى. يحول المشبك الإشارة الكهربائية من العصبون المنبع إلى إشارة كيميائية. ثم يتم تحويل هذه الإشارة الكيميائية مرة أخرى إلى إشارة كهربائية بواسطة العصبون في اتجاه التيار.

يمكن تعديل قوة المشبك بطريقة طويلة المدى عن طريق تغيير مستوى تعبير البروتين - وهذا ما يسمى التقوية طويلة المدى (LTP) أو اكتئاب طويل الأمد (LTD). لذلك يمكن أن تنظم LTP و LTD السهولة التي يمكن أن تتدفق بها المعلومات على طول مسار معين. كمثال أساسي (لا ينبغي أن يؤخذ على محمل الجد) ، تخيل مجموعة من الخلايا العصبية التي تمثل "مدينة نيويورك" ومجموعة أخرى من الخلايا العصبية التي تمثل "صديقي جون". إذا كنت بعد ذلك في مدينة نيويورك مع صديقك جون ، فستكون كلتا المجموعتين من الخلايا العصبية نشطة والمشابك ما بين سيتم تعزيز هاتين الشبكتين لأنهما متعاونتان (انظر اللدونة Hebbian). بهذه الطريقة ، أصبحت فكرة مدينة نيويورك وفكرة جون مرتبطين معًا الآن.

أين هذه الخلايا العصبية التي تمثل مدينة نيويورك وجون؟ ما زلنا غير واضحين تمامًا بشأن هذا ، والسؤال معقد نظرًا لوجود العديد من أنواع الذاكرة المختلفة. على سبيل المثال ، لا يتم التعامل مع ذاكرتك حول كيفية ركوب الدراجة (الذاكرة الإجرائية) بنفس الطريقة التي تعامل بها ذاكرتك لما تناولته على الإفطار (الذاكرة العرضية). ومع ذلك ، فإن أفضل إجابة حالية هي أن قرن آمون والمناطق المرتبطة بها مهمة للترميز الأولي للذكريات و القشرة المخية الحديثة هو المكان الذي يتم فيه تخزين الذكريات طويلة المدى. هناك اتصال كبير بين هاتين المنطقتين بحيث يمكن تعديل الذكريات بشكل فعال بمرور الوقت.


تحديث

ردًا على تعليق جول الذي طلب بعض الموارد ، أدرك أنه من المهم توضيح النقطة التي مفادها أن نموذج Hebbian الذي أوجزته لم يتم عرضه بشكل قاطع. كما هو الحال مع جميع جوانب علم الأعصاب ، هناك الكثير من العمل الجيد على المستوى الجزيئي والخلوي والعمل الجيد على المستوى السلوكي ، لكن العلاقة السببية بين الاثنين ليست واضحة تمامًا. ومع ذلك ، لا تزال فكرة هب نموذج العمل السائد لكيفية عمل الذاكرة. قد تتضمن بعض القراءات ما يلي:

1) Neves، G.، Cooke، S.F.، Bliss، T.V.P.، 2008. اللدونة المتشابكة والذاكرة والحُصين: نهج الشبكة العصبية للسببية. مراجعات الطبيعة علم الأعصاب 9 ، 65-75. مراجعة لذاكرة الحصين وعلاقتها بـ LTP / LTD ونظرية Hebbian. يلاحظ الصعوبة العامة في إثبات النظرية وبعض طرق التجارب للمضي قدمًا.

2) Lisman، J.، Grace، A.A.، Duzel، E.، 2011. إطار عمل جديد للذاكرة العرضية؛ دور LTP المتأخر المعتمد على الدوبامين. الاتجاهات في علوم الأعصاب 34، 536-547. مراجعة تقترح تفصيلاً لنموذج Hebbian يتضمن تأثير التعديل العصبي على اللدونة وعملية الذاكرة.

3) جوهانسن ، جي بي ، كاين ، سي كيه ، أوستروف ، إل إي ، ليدو ، جي إي ، 2011. الآليات الجزيئية لتعلم الخوف والذاكرة. الخلية 147 ، 509-524 .. مراجعة ممتازة لتعلم الخوف والذاكرة مع قسم واسع عن النظرية الهبانية.

4) Liu، X.، Ramirez، S.، Pang، P.T.، Puryear، CB، Govindarajan، A.، Deisseroth، K.، Tonegawa، S.، 2012. التحفيز البصري الوراثي للحصين إنغرام ينشط استدعاء ذاكرة الخوف. طبيعة سجية. مقال بحثي ربما يكون إدراكًا لبعض الاقتراحات في مراجعة Neves et al. يستخدمون الضوء لإعادة تنشيط ذاكرة الخوف. يشير هذا إلى أن تنشيط شبكة الحصين التي كانت نشطة أثناء تكوين الذاكرة كافٍ لاستنباط الذاكرة.


أود أن أشير إلى بعض الطرق التي يكون فهمك بها خاطئًا. عادة ما تكون "الشبكات العصبية" مصطلحًا في علوم الكمبيوتر ، يعتمد بشكل فضفاض جدًا جدًا على الشبكات العصبية الفعلية. إن فكرة الطبقات في الشبكة العصبية هي إلى حد كبير اختراع لعلوم الكمبيوتر ، فهي لا تعكس الواقع حقًا. أيضا ، الخلايا العصبية ليست مفاتيح ثنائية. لا يتعلق الأمر كثيرًا بالتشغيل / الإيقاف ، بقدر ما يتعلق برمز المعدل الزمني لإمكانيات العمل. نوع الدماغ الفعلي من العشوائية ، ولا يعمل حقًا على مستوى جهد الفعل الفردي.

إن تكييف مصطلح "الشبكات العصبية" من قبل علماء الكمبيوتر المخادعين أمر مؤسف. عملهم يكاد لا علاقة له بالشبكات العصبية الفعلية.


يمكنني إجراء تشبيه تقريبي من حيث تخزين الوسائط الرقمية.

تتواجد ذكرياتنا كعلاقة بين تصوراتنا وأحاسيسنا. تخزن أجهزة الكمبيوتر المدخلات بسهولة. ومع ذلك ، فإن البشر يخزنون الذكريات بشكل مدرك. هذا يعني من نحن وكيف نتذكر حدثًا ما يغير ذاكرتنا بشكل دائم.

إذا نظرت إلى تقدم برامج ترميز الفيديو المفقودة مع زيادة الدقة ، فسترى أن الخوارزميات قد تغيرت. لقد اعتاد كل جيل على رؤية أنواع معينة من مقاطع الفيديو: من الفيلم ، إلى الثابت التمثيلي ، إلى vhs ، إلى h.264. فكر في الخوارزميات على أنها أنماط فردية للإدراك.

لدينا دوائر قاعدية قديمة تسمح لمناطق القشرة البصرية والجبهة بالتعاون في تكوين الذكريات. إنها ليست عملية موضوعية. لدينا جميعًا خوارزميات خاصة بنا.


لا يتم تخزين الذكريات في جزء واحد فقط من الدماغ. يتم توزيعها على نطاق واسع في جميع أنحاء القشرة والخلايا العصبية. يتم تخزين الذكريات طويلة المدى في جميع أنحاء الدماغ كمجموعات من الخلايا العصبية ، ويقوم الدماغ بتخزين الذكريات بثلاث طرق - الذكريات قصيرة المدى ، والذاكرة الحسية والذاكرة طويلة المدى ، يمكن لخلية الدماغ البشري أن تحتوي على 5 أضعاف كمية المعلومات التي تحتويها الخلية العصبية. موسوعة بريتانيكا.


الذاكرة المناسبة في الوقت المناسب

نشر Howard Eichenbaum دراسة جديدة تشير إلى أن الدوائر في الدماغ البشري التي تسترجع الذكريات المناسبة لمواقف معينة تمتد لمسافات طويلة وتدعم حوارًا معقدًا بين بنيتين دماغيتين. الصورة بواسطة سيدني سكوت

لديك خطة لشراء البقالة لتناول العشاء في طريق العودة إلى المنزل. الآن ، أنت في مكتبك ، القهوة في متناول اليد. يسقط زميل في العمل عن طريق السؤال عن المواد اللازمة للاجتماع القادم.

إجابتك ، على الأرجح ، ليست "جزر". ذلك لأن الدماغ البشري يحتوي على دوائر كهربائية تسترجع الذكريات المناسبة للوضع الحالي.

يقترح عمل جديد من مختبر هوارد إيشنباوم ، أستاذ ويليام فيرفيلد وارين بجامعة بوسطن ومدير مركز BU للذاكرة والدماغ ، أن هذه الدوائر تمتد لمسافات طويلة في الدماغ وتدعم حوارًا معقدًا بين بنيتين دماغيتين. تم نشر العمل على الإنترنت في 20 يونيو 2016 ، في علم الأعصاب الطبيعي، من أوائل من وصف عمليات دائرة الدماغ الكبيرة التي تتحكم في السلوك المعقد. من خلال الكشف عن تفاصيل الاتصالات بين مناطق الدماغ للوصول إلى الذكريات المناسبة ، قد تعطي النتائج الباحثين السريريين أدلة حول قنوات الاتصال التي قد تتعطل في اضطرابات الدماغ التي تعطل الذاكرة.

يقول تشاران رانجاناث ، عالم الأعصاب بجامعة كاليفورنيا ، ديفيس ، الذي يدرس الإنسان الذاكرة ولكن لم يشارك في هذا البحث. "نحن مهتمون حقًا بفهم القدرة على استخدام المعرفة لاتخاذ القرارات."

البحث عن حلقات Froot

لدراسة سلوك بشري معقد ، مثل تذكر المعلومات المناسبة في الوقت المناسب ، كان على Eichenbaum تدريب الفئران على حفظ معلومة مهمة ثم إيجاد طريقة لاستخدامها. لذلك قام فريقه بتدريب الفئران على العثور على حلقات Froot في أواني الزهور. يقول: "إن الجرذان جنونية تمامًا فيما يتعلق بحلقات Froot".

على سبيل المثال ، علمت الفئران أن الحبوب مخبأة في الغرفة أ في وعاء مليء بخرز بلاستيكي أرجواني تفوح منه رائحة حلوة. لكن في الغرفة B ، البضائع في القدر مليئة بقطع الورق الأسود التي تفوح منها رائحة التوابل. يقول Eichenbaum: "الفئران رائعة من حيث الروائح والقوام ، لذلك نستخدم الإشارات التركيبية والشمية لتوجيهها للتعبير عن ذاكرتها".

أثناء تنقل الفئران من غرفة إلى أخرى ، يسجل فريق Eichenbaum نشاط الدماغ باستخدام أقطاب كهربائية يتم إدخالها في الدماغ. إنهم يراقبون كلاً من الحُصين ، المعروف بأنه مقر الذاكرة في الدماغ ، والقشرة قبل الجبهية ، التي يُعتقد أنها منسقة.

الدائرة التي توجه اختيار الذكريات بناءً على السياق الحالي تمتد عبر دماغ الفئران. تتدفق المعلومات من الحُصين البطني (vHPC) ، في الجزء السفلي من الدماغ ، إلى قشرة الفص الجبهي (mPFC) ، ثم تعود إلى الحصين الظهري (dHPC) ، بالقرب من الجزء العلوي من الدماغ. يمكن أن تسبب الأعطال في الدوائر أنواعًا مختلفة من مشاكل الذاكرة ، بما في ذلك فقدان الذاكرة وأيضًا عدم القدرة على تحديد الذكريات المناسبة للوضع الحالي. رسم تخطيطي بإذن من هوارد إيشنباوم

في دراسات سابقة ، كان الفريق قد تعلم بالفعل أن الخلايا العصبية في قشرة الفص الجبهي تشتعل فيما يتعلق بالإشارات التي تشير إلى المكافآت ، مثل وعاء معين يحتوي على مخبأ من Froot Loops. وقد حددوا أيضًا الخلايا العصبية في منطقة تسمى الحُصين البطني والتي تتعرف على الغرفة التي يوجد بها الجرذ. وتطلق الخلايا العصبية في الحُصين الظهري النار عندما يتعرف الجرذ على وعاء الزهور الذي رآه من قبل. في هذه التجربة الأخيرة ، تعلموا كيف يجمع الدماغ هذه المعلومات معًا لتوجيه القرار ، مثل أي وعاء للحفر فيه.

على سبيل المثال ، عندما يدخل الجرذ الغرفة A ، ينتقل الحُصين البطني إلى قشرة الفص الجبهي ، مع ضبط السياق على الغرفة A. قشرة الفص الجبهي ، التي تعرف أن المكافأة في الغرفة A موجودة في وعاء بخرزات أرجوانية ، ترسل هذه المعلومات إلى الحُصين الظهري ، لتخبرها بالذاكرة التي تعمل عليها. يقول إيتشنباوم: "تعمل المنطقتان معًا كنظام ، يشبه نوعًا ما المصافحة". "نحن نرى على مستوى الخلايا العصبية ما يحدث في الحياة الإدراكية."

ذاكرة لغرض

هذه المصافحة مهمة لأن العديد من الأشياء يمكن أن تسوء لمقاطعتها. عندما عطل فريق Eichenbaum مؤقتًا قشرة الفص الجبهي ، كانت الفئران تتغذى في كل وعاء ، ليس لأنهم لا يتعرفون على الأواني ولكن لأنهم لا يعرفون أي وعاء يحتوي على مكافأة بناءً على الغرفة التي يتواجدون فيها. "قشرة الفص الجبهي لديها "دور محدد للغاية" ، كما يقول إيشنباوم. "إنه لا ينشط الذكريات الصحيحة ، بل يمنع الذكريات الخاطئة من التطفل."

قد تكون هذه النتيجة ذات صلة بالأمراض البشرية مثل الفصام. لا يعاني الأشخاص المصابون بهذا الاضطراب من صعوبة في تذكر الأشياء ولكن غالبًا ما يواجهون مشكلة في تصفية المعلومات غير الملائمة أو غير الملائمة. يقول رانجاناث: "إذا تذكر الحُصين شيئًا ما ، فهو صوت تصفيق بيد واحدة". "لا يساعدك إلا إذا وصل إلى المناطق التي يمكنها استخدام المعلومات لاتخاذ قرار أو إجراء."

لا يوجد اتصال تشريحي مباشر في الدماغ بين قشرة الفص الجبهي والحصين الظهرية ، لذلك ليس من الواضح كيف يتم تمرير الرسائل بينهما. لكن دراسات Eichenbaum تشير إلى أنه قد يكون هناك مسار غير مباشر ثنائي الاتجاه يتضمن إيقاعات دماغية نابضة بطيئة تسمى إيقاعات ثيتا. تنشأ هذه الإيقاعات في هياكل عميقة في منتصف الدماغ ، وتتزامن بين الحُصين وقشرة الفص الجبهي ، وتسمح بتدفق المعلومات بينهما.

لاستكشاف هذا الاحتمال ، يستخدم Eichenbaum علم البصريات الوراثي ، وهو أداة قوية تسمح للباحثين بتكوين خلايا عصبية معينة في أدمغة الفئران بحيث يمكن تشغيلها أو إيقاف تشغيلها باستخدام ضوء الليزر. يقول Eichenbaum: "نأمل في تتبع المسار الكامل للدائرة الحاسمة لهذا الحوار".

إيقاعات ثيتا هي أيضًا دليل مهم للباحثين مثل رانجاناث. يقول: "علينا دراسة نشاط ثيتا في الدماغ البشري الآن بعد أن اعتقدنا أنه مرتبط بقدرتك على تذكر الأشياء التي تحتاج إلى تذكرها عندما تحتاج إلى تذكرها".


ترميز وتخزين واسترجاع الذاكرة:

يعرّف علماء النفس الذاكرة بأنها العملية الذهنية لترميز وتخزين واسترجاع أنواع مختلفة من المعلومات. وتشكل هذه أيضًا المراحل الرئيسية الثلاث المرتبطة بإنشاء الذاكرة واستدعائها. في المرحلة الأولى ، المعروفة باسم الترميز أو التسجيل ، يتم تلقي المعلومات ومعالجتها. يستخدم جسمك محفزات فيزيائية وكيميائية معينة لاستشعار المعلومات من العالم من حولك. تتضمن المرحلة الثانية ، التي تسمى التخزين ، إنشاء سجل دائم للبيانات التي تم استلامها ومعالجتها أو استيعابها في وقت سابق. تسمى مرحلة الاسترجاع أيضًا بالتذكر أو الاسترجاع. في هذه المرحلة ، يتم استدعاء البيانات المسجلة مرة أخرى لاستخدامها في نشاط أو عملية. في بعض الأحيان ، يمكن استرجاع المعلومات بسهولة وبسرعة تامة بينما ، في أوقات أخرى ، قد تصبح مهمة شاقة للغاية. قد يحدث أيضًا فقدان للذاكرة ، وهي حالة تُعرف بالنسيان.


مراحل تكوين الذاكرة وتخزينها واستدعائها:

هناك ثلاث مراحل رئيسية ، وهي الترميز والتخزين والاستدعاء. أنت تصنع الذكريات بحواسك من اللمس والذوق والشم والبصر والسمع. تتشكل الذكريات عندما يعالج دماغك تجاربك ، سواء كان ذلك من خلال التركيز الواعي على شيء ما (مثل الدراسة) أو تكوين ارتباطات لا شعورية (مثل عندما تعلق أهمية عاطفية على أجزاء جديدة من المعلومات).

تؤدي كل تجربة جديدة إلى إنشاء اتصالات جديدة في الدماغ. وفي الوقت نفسه ، تقوم أيضًا بإعادة ربط نفسها من خلال عملية تسمى المرونة العصبية. فيما يلي لمحة موجزة عن المراحل الثلاث التي تنطوي عليها الذاكرة:

التشفير:

إنه يمثل الخطوة الأولى لإنشاء الذاكرة. يحدث الترميز عندما يعلق الدماغ معنى بتجربة جديدة أو يكتشف سبب حدوث شيء ما. كشفت الدراسات أنه عندما تربط الأشياء بهدف ، فأنت أكثر قدرة على تذكرها والاحتفاظ بها لفترة أطول.

تخزين:

التخزين هو الخطوة الثانية في إنشاء الذاكرة. تشير الدراسات إلى أن الدماغ لا يخزن الذكريات في ذكريات كاملة ودقيقة يمكن استرجاعها ببساطة. بدلاً من ذلك ، يتم تخزين الذكريات في أجزاء صغيرة وتنتشر عبر أجزاء مختلفة من دماغك.

يُنظر إلى الحصين على أنه البوابة الحاسمة لتخزين المعلومات على المدى الطويل. في حالة حدوث ضرر لهذا الجزء من الدماغ ، لن تتمكن من تذكر ما حدث بالأمس.

اعد الاتصال:

التذكر هو ببساطة الطريقة التي يسترد بها عقلك المعلومات المخزنة (الذاكرة). أثناء الاستدعاء ، يتم إعادة بناء الذاكرة من المعلومات الأصغر المخزنة. التذكر ليس إعادة عرض دقيقة للتجربة ولكنه فعل إعادة تخيل إبداعي. لهذا السبب ، تميل الذكريات إلى التغيير بمرور الوقت. ومع ذلك ، عندما تعمل على تشغيل ذاكرتك بشكل متكرر ، فإنها تتعزز بمرور الوقت.


يستخدم الباحثون عمليات مسح الدماغ لقراءة ذكريات الأشخاص

استخدم العلماء عمليات مسح الدماغ لقراءة ذكريات الناس ومعرفة مكان وجودهم أثناء تجولهم حول مبنى افتراضي.

توضح الدراسة التاريخية التي أجراها باحثون بريطانيون أن تقنية التصوير القوية قادرة بشكل متزايد على استخراج أفكارنا العميقة.

دفع هذا العمل الفذ الفريق إلى الدعوة إلى نقاش أخلاقي حول كيفية استخدام تصوير الدماغ في المستقبل ، وما هي الضمانات التي يمكن وضعها لحماية خصوصية الأشخاص.

كانت الدراسة جزءًا من تحقيق يهدف إلى معرفة كيفية تكوين الذكريات وتخزينها واستدعائها في جزء من الدماغ يسمى الحُصين.

من خلال فهم العمليات التي تتم في الدماغ ، يأمل العلماء في مركز ويلكوم ترست للتصوير العصبي في كلية لندن الجامعية في الحصول على فهم أفضل لكيفية تدمير مرض الزهايمر والسكتات الدماغية لذكرياتنا وإيجاد طرق لإعادة تأهيل المرضى.

في الدراسة ، ارتدى المتطوعون نظارات الواقع الافتراضي وطُلب منهم شق طريقهم بين أربعة مواقع في مبنى افتراضي. طوال المهمة ، تمت مراقبة نشاط الدماغ باستخدام تقنية تسمى التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي (fMRI).

ثم استخدم إليانور ماجواير وديميس هاسابيس برنامج كمبيوتر للبحث عن أنماط في نشاط دماغ المتطوعين أثناء وقوفهم على بساط افتراضي في أربعة مواقع مختلفة. ووجدوا أن مجموعات معينة من خلايا الدماغ قامت بترميز موقع الشخص في العالم الافتراضي ، وكانوا قادرين على استخدام ذلك للتنبؤ بمكان وقوف كل متطوع.

قال ماغواير: "من اللافت للنظر ، باستخدام هذه التكنولوجيا ، أننا وجدنا أنه يمكننا التنبؤ بدقة بموقف الفرد داخل هذه البيئة الافتراضية ، فقط من نمط النشاط في الحُصين".

وأضافت: "يمكننا أن نتنبأ بالذكريات التي كان الشخص يتذكرها ، وفي هذه الحالة ذكرى موقعه في الفضاء".

تقلب الدراسة افتراض علماء الأعصاب بأن ذكريات محيطنا مشفرة في الدماغ بطريقة لا يمكن التنبؤ بها. تشير أحدث الأبحاث إلى أن هذا ليس هو الحال ، وأن المعلومات مخزنة في خلايانا العصبية بطريقة منظمة للغاية يمكن التقاطها بواسطة الماسحات الضوئية.

لم يتمكن العلماء من معرفة مكان وجود شخص ما من خلال فحص دماغ واحد. بدلاً من ذلك ، كان عليهم إجراء عدة عمليات مسح للمتطوعين في كل موقع. بعد ذلك فقط تمكنوا من العثور على اختلافات في نشاط الدماغ تخون موقع الشخص.

قال ماغواير: "يمكننا أن نرتاح بسهولة فيما يتعلق بالقضايا المحيطة بقراءة العقل. وهذا يتطلب أن يكون الشخص متعاونًا ، ولتدريب الخوارزميات ، نستخدم العديد من الأمثلة لذاكرة معينة". "ليس الأمر أنه يمكننا وضع شخص ما في ماسح ضوئي للدماغ وقراءة أفكاره فجأة. إنها عملية غير مناسبة تمامًا وهي في مرحلة مبكرة جدًا."

على الرغم من أن البحث أولي ، إلا أنه يثير أسئلة حول ما يمكن أن يكون ممكنًا باستخدام أجهزة مسح الدماغ في المستقبل. قد تجعل التطورات المستقبلية في التكنولوجيا من الممكن معرفة ما إذا كان الشخص قد تواجد في أي وقت مضى في مكان معين ، مما قد يكون له آثار هائلة على النظام القضائي. تم بالفعل استخدام المعلومات من فحوصات الدماغ في محكمة في الهند للمساعدة في الحكم على ما إذا كان المتهمون يقولون الحقيقة أم لا.

قال ديميس هاسابيس ، الذي شارك في تأليف الدراسة في مجلة Current Biology: "التقنيات الحالية بعيدة كل البعد عن القدرة على القيام بهذه الأنواع من الأشياء ، على الرغم من أن ذلك قد يصبح ممكنًا في المستقبل. ربما نحن" إعادة حوالي 10 سنوات من القيام بذلك ".

وأضاف: "قد يكون من المفيد البدء في إجراء مثل هذه النقاشات الأخلاقية في المستقبل القريب استعدادًا لذلك".

حددت الأعمال السابقة على الفئران الحُصين كمنطقة من الدماغ تخزن الذكريات المكانية. لكن التجارب التي قاست نشاط حفنة من الخلايا العصبية في أدمغة الحيوانات أشارت إلى عدم وجود نمط يمكن التنبؤ به في كيفية تخزين هذه الذكريات.

سيعطي اكتشاف أن الذكريات المكانية مشفرة بطريقة يمكن التنبؤ بها في أدمغتنا العلماء الثقة في أن الذكريات الأخرى قد تكون قابلة للقراءة باستخدام الماسحات الضوئية للدماغ.

قال ماجواير إن البحث سيلقي الضوء على المدى القريب على بعض أكثر الأمراض العصبية التنكسية إضعافًا لكبار السن. "باستخدام تقنيات مثل هذه ، نتعلم المزيد والمزيد عن كيفية وضع الذكريات. إذا تمكنا من فهم العمليات التي تنطوي عليها كيفية تكوين الذكريات وتخزينها وتذكرها ، فيمكننا البدء في فهم كيف تؤدي هذه العمليات المرضية إلى تآكل الذكريات ، و بعد ذلك بكثير ، كيف يمكننا مساعدة المرضى في سياق إعادة التأهيل ".

في دراسة سابقة ، استخدم ماجواير فحوصات الدماغ لإظهار أن منطقة الدماغ في الجزء الخلفي من الحُصين المعروف أنها تشارك في اتجاهات التعلم والمواقع تتضخم في سائقي سيارات الأجرة في لندن.


أنواع فقدان الذاكرة

لفهم كيفية تذكرنا للأشياء ، من المفيد للغاية دراسة كيفية نسياننا - ولهذا السبب يدرس علماء الأعصاب فقدان الذاكرة ، وفقدان الذكريات أو القدرة على التعلم. عادة ما يكون فقدان الذاكرة ناتجًا عن نوع من الصدمات التي يتعرض لها الدماغ ، مثل إصابة في الرأس أو سكتة دماغية أو ورم في المخ أو إدمان الكحول المزمن.

هناك نوعان رئيسيان من فقدان الذاكرة. أول فقدان للذاكرة إلى الوراء يحدث عندما تنسى الأشياء التي كنت تعرفها قبل صدمة الدماغ. يحدث فقدان الذاكرة المتقدم عندما تقلل صدمة الدماغ أو توقف قدرة الشخص على تكوين ذكريات جديدة.

أشهر دراسة حالة لفقدان الذاكرة التقدمي هي هنري مولايسون ، الذي تمت إزالة أجزاء من دماغه في عام 1953 كعلاج أخير للنوبات الشديدة. بينما يتذكر مولايسون - المعروف عندما كان على قيد الحياة باسم H.M. - الكثير من طفولته ، إلا أنه لم يكن قادرًا على تكوين ذكريات توضيحية جديدة. كان على الأشخاص الذين عملوا معه لعقود أن يعيدوا تقديم أنفسهم مع كل زيارة.

من خلال دراسة أشخاص مثل HM ، وكذلك الحيوانات التي تعاني من أنواع مختلفة من تلف الدماغ ، يمكن للعلماء تتبع مكان وكيفية تكوين أنواع مختلفة من الذكريات في الدماغ. يبدو أن الذكريات قصيرة المدى وطويلة المدى لا تتشكل بالطريقة نفسها تمامًا ، ولا الذكريات التصريحية والإجرائية.

لا يوجد مكان واحد في الدماغ يحمل كل ذكرياتك حيث تتشكل مناطق مختلفة من الدماغ وتخزن أنواعًا مختلفة من الذكريات ، وقد تلعب العمليات المختلفة دورًا لكل منها. على سبيل المثال ، توجد الاستجابات العاطفية مثل الخوف في منطقة دماغية تسمى اللوزة. ترتبط ذكريات المهارات التي تعلمتها بمنطقة مختلفة تسمى المخطط. منطقة تسمى الحُصين (hippocampus) ضرورية لتكوين الذكريات التقريرية والاحتفاظ بها واستدعائها. الفص الصدغي ، مناطق الدماغ التي يمتلكها جلالة الملك. كانت مفقودة جزئيًا ، تلعب دورًا حاسمًا في تكوين الذكريات واسترجاعها.


علم الأعصاب من العواطف

عقلك هو العضو الأكثر جوعًا في جسمك. إنه يتطلب أكسجين ومغذيات أكثر من أي شيء آخر ، والشبكات العصبية المعقدة التي تتكون منه تشرح إلى حد كبير كل ما تفعله كل يوم. أدى التقدم في علم الأعصاب إلى تحسين فهمنا للعواطف والسلوكيات المعقدة ، وتوفير معلومات قيمة يمكننا تنفيذها في حياتنا اليومية.

إذا سُئلت ما الذي يجعلك إنسانًا ، أو عواطف - أو بعض جوانبك الشخصية يرتبط ارتباطًا جوهريًا بالعواطف - قد يكون قريبًا جدًا من أعلى القائمة. تؤثر عواطفنا على علاقاتنا ، علاقاتنا الشغل، أسلوب حياتنا ، إحساسنا بالذات ، وقراراتنا ، الكبيرة والصغيرة.

كان داروين مفتونًا بالعواطف ، وخلص إلى أن المشاعر كانت موجودة ، في جوهرها ، لتحذيرنا بسرعة كبيرة ما إذا كان الموقف آمنًا. في هذا الصدد وغيره ، ندرك أهمية عواطفنا. نحن نعلم أن الخوف يساعدنا على عبور الطريق بأمان ، وأن الغضب يمكن أن يمنحنا القوة ، وأن الحب يبقينا المستعبدين للآخرين.

لكن غالبًا ما تكون لدينا علاقة معقدة مع العواطف، وصف البعض بأنه جيد والبعض الآخر سيئ. قد نقوم بقمع وتجاهل الأشخاص الذين لا نريدهم أو الذين لا نعتبرهم `` مناسبين '' ، ومطاردة الأشخاص الذين نقوم بذلك ، مما قد يضر بنا. إذن ، إليك نظرة عامة موجزة عن علم الأعصاب للعواطف ومناطق الدماغ المختلفة التي تشارك في المشاعر البشرية ، بالإضافة إلى شرح للاختلاف بين المشاعر والمشاعر والحالات المزاجية.

أول شيء يجب معرفته هو أنه يمكن تقسيم دماغنا تقريبًا إلى ثلاث مناطق: دماغ السحلية ودماغ الثدييات و العقل البشري.

  1. دماغ سحلية هي بنية عميقة والأولوية هي إبقائك على قيد الحياة. يتدخل دماغ السحلية في التنفس ، والهضم ، والحفاظ على قلبك ينبض. لا يهتم دماغ السحلية حقًا بما تعتقده أو تشعر أنني خائف.
  2. ملفوفة حول دماغ سحلية دماغ الثدييات، والمعروف باسم الجهاز الحوفي. جهازك الحوفي يهتم بالسلامة. هذه هي منطقة الدماغ حيث يمكنك تتبع ذكريات الألم والسرور الماضية. كل ما يريده دماغ الثدييات هو الحفاظ على سلامتك ، لذلك إذا كنت قد نجت حتى الآن من خلال القيام بأشياء معينة ، فإن دماغ الثدييات سيدفعك لمواصلة تكرار نفس السلوكيات. دماغ الثدييات بالتأكيد يكره يتغيرون.
  3. العقل البشري، أو ال القشرة المخية الحديثة (في الجزء الأمامي من الدماغ) ، هي منطقة الدماغ التي يمكننا الوصول إليها بوعي أكبر. إنها موطن الفكر العقلاني والتعلم واتخاذ القرار والتعاطف والإبداع.

الأهم من ذلك ، أن هذه المناطق المختلفة من الدماغ لا تتفق دائمًا مع بعضها البعض. إذا أراد دماغ الإنسان تجربة هواية جديدة ، فقد يحاول دماغ الثدييات وضع الدماغ البشري في مكانه ، مما يؤدي إلى إثارة القلق والخوف من أجل ثني الدماغ البشري عن اتخاذ مثل هذه القفزة الجريئة إلى المجهول.

إن دماغنا مغطى بالشبكات العصبية التي تزداد قوة أو تضعف اعتمادًا على عدد مرات استخدامها. تلك التي يتم استخدامها بشكل متكرر تصبح "طرقًا عصبية سريعة" قوية جدًا: هذه تحدد أفكارنا الافتراضية وملفنا العاطفي وشخصيتنا. النبأ السار هو أن مساراتنا العصبية يمكن تغييرها وهذا ما يسمى المرونة العصبية.

إذن ، ما هي المشاعر الرئيسية في جذور شبكاتنا العصبية؟ يحتوي طيف المشاعر الإنسانية على ثمانية مشاعر رئيسية: الحزن ، والعار ، والاشمئزاز ، والغضب ، والخوف ، والذهول / المفاجأة ، والإثارة / الفرح ، والحب / الثقة. كما لاحظت على الفور ، فإننا جميعًا غير متوازنين قليلاً ، مع توفر المزيد من المشاعر الرئيسية لنا على جانب المقياس الذي يميز في الغالب "الهروب" بدلاً من "التعلق". لسوء الحظ ، من الناحية التطورية ، كان من المهم بالنسبة لنا أن نحافظ على سلامتنا من قضاء وقت ممتع.

  • حزن يحاول أن يخبرنا أن شيئًا ما في وضعنا ليس صحيحًا
  • عار هو نوع من البوصلة الأخلاقية الخاصة بنا ، ولكنه عاطفة معقدة للغاية يمكن أن تصبح ضارة للغاية إذا نُسبت بشكل غير متناسب إلى مواقف معينة. يمكن أن يتسبب رد فعلنا تجاه الخزي إما في انسحابنا من الانخراط في النشاط الذي أدى إلى هذه المشاعر ، أو يدفعنا إلى العمل بجدية أكبر لتجنب الشعور في المرة القادمة.
  • الاشمئزاز يخدم الغرض التطوري المتمثل في إبقائنا في مأمن من الأذى الميكروبي. يمنعنا الاشمئزاز من تناول الطعام الفاسد ، ويبعدنا عن الأشياء الأخرى التي نعتبرها خطرة علينا من حيث صحتنا.
  • الغضب يحاول تغيير الوضع. انها ليست سلبية مثل الحزن. الغضب ظرفية للغاية من حيث مدى فائدتها
  • يخاف يتم اختبارها عندما ندرك ، أولاً ، أن هناك خطرًا محتملاً ، وثانيًا ، أننا عاجزون نسبيًا عن هذا الخطر. الخوف يلهم القتال أو الهروب
  • مفاجئة يقع على الجانبين: نعلم جميعًا أن هناك مفاجآت جيدة ومفاجآت سيئة. عندما نشعر بالدهشة ، لا نعرف ما هي النتيجة ، لذلك يجند دماغنا وجسمنا طاقة إضافية من أجل الاستعداد لما قد يحدث. يحدث هذا في شكل إندورفين يغمر الدماغ ، مما يساعدنا على الشعور بالاسترخاء
  • الإثارة / الفرح تتمحور حول اللذة والمكافأة
  • الحب / الثقة الاعتماد على القدرة على التنبؤ. يتم بناء هذه المشاعر ، حيث نقوم ببناء كتالوج خلفي من التجارب والذكريات الإيجابية المعززة حول شخص آخر. تأخذ هذه المشاعر أيضًا في الحسبان كيف عاملك أشخاص مثل هذا الشخص الجديد في الماضي.

ما هي مناطق الدماغ المسؤولة عن الاستجابة العاطفية؟

هناك عدد قليل من المجالات الرئيسية التي تشكل كيفية عمل العواطف في الدماغ. لنا القشرة الجبهية، الموجود في الدماغ البشري ، يشارك في التنظيم العاطفي واتخاذ القرار. هذا هو المكان الذي نخزن فيه إحساسنا بالذات ونظام قيمنا وضبطنا الذاتي. نستخدم قشرة الفص الجبهي لقمع العواطف.

المجال الرئيسي التالي هو اللوزة. تقوم اللوزة المخية بتقييم بيئتنا بحثًا عن خطر محتمل وتستحضر القلق والخوف والغضب الذي قد نحتاجه من أجل الاستجابة لهذا الخطر المحتمل. اللوزة هي أيضًا المكان الذي نخزن فيه الذاكرة العاطفية.

لنا المهاد يتلقى المعلومات من الحواس - البصر واللمس والشم والسمع والتذوق - ويرسل المعلومات إلى المناطق ذات الصلة في الدماغ.

لنا قرن آمون هو المكان الذي نخزن فيه الذاكرة. نحن نستخدمه أيضًا للملاحة. يخزن الحصين الأحاسيس الجسدية للعاطفة.

كيف تعمل هذه المناطق معًا في استجابة القلق؟

في حين أن اللوزة المخية لدينا كانت مفيدة جدًا لبقائنا على قيد الحياة طوال التطور ، فقد يعيش الأفراد المصابون باضطرابات القلق مع لوزة مخية مفرطة النشاط تدرك الخطر والتهديد بشكل غير متناسب ، وتغمر الدماغ والجسم بنفس المشاعر التي قد نحتاجها بالترتيب. لتجنب الأخطار المفترسة الحقيقية في الماضي.

عندما ندرك شيئًا يجعلنا نشعر بالخوف أو القلق ، يرسل المهاد لدينا هذه المعلومات إلى اللوزة. The amygdala checks in with our hippocampus, to see whether we have previous memories that might inform us as to how to behave in the situation now. If our hippocampus shoots back painful emotional memories, we respond with fear and anxiety. Strong emotions can cause our rational brain to shut down. Our amygdala is much quicker to respond than our rational brain. Anxiety and fear leads to shallow breathing: this starves the brain of oxygen and leads to the areas of the brain not involved with survival to take a back seat. Rational thinking, creativity, and empathy are all shut off to us.

Breathing exercises can therefore be very helpful when experiencing fear or anxiety ensuring that your brain is receiving the oxygen it requires in order to function properly will support you in better managing your emotions.

Emotions, feelings, and moods

Largely, we experience emotions in response to a specific external stimulus, but that isn't always the case. Our thoughts can also trigger emotional responses. If our human brain conjures up a thought, or a memory, of a time we felt shame or anger for example, mammal brain can be triggered into producing a physical emotional reaction. وهذه هي مشاعر. Feelings are different from emotions therefore in that they can be rationalised. An emotion happens very quickly feelings are responses to the environment combined with our thoughts, interpretations, or inner beliefs about the situation. For this reason, our feelings are more manageable than our emotions: we can question our feelings, reflect our thoughts back to ourselves and question their validity.

Emotions and أمزجة are also distinct. Whereas emotions are rapid-onset, specific responses to specific events that give us information about our current situation, moods are much harder to define. Moods often have a more gradual onset, and it isn't so clear what they are caused by. Moods give us information about our current state of self, our inner system. Unlike emotions, moods are therefore unhelpful when it comes to decision-making. Emotions, as they inform us about our current situation, are vital to the decision-making process. We are often instructed that there is a difference between 'following your head' and 'following your heart', the latter sometimes looked upon as synonymous with being foolish or at least irrational, but suppressing your emotions when decision-making can lead to ongoing indecision. Refusing to listen to what your emotions are telling you can leave you in a stressful state of 'analysis and paralysis', unable to move forward.

We may sometimes think life would be easier if our emotions were more predictable, more peaceful, or simply less pervasive, but they are one of our most important resources and are ultimately here to serve us.


Human Brain memory capacity in Gigabytes (GB)

/>When it comes to measuring memory capacity of human brain, we tend to think in terms of digital memory. The most popular term to measure memory is GB (Gigabyte), which is comparatively very less when it comes to measuring memory capacity of brain. A number of researches have tried to measure this capacity and have given various estimates which differ a lot from each other. Usually researches say that our brain can store petabytes of data.

There are different estimates about size of human brain when in comes to counting neurons. Some researchers say that only 10% of or brain are neurons, rest are the cells protecting them or the connections between neurons. One neuron can make around 1000 connections (known as synapses) with other neurons, which generates a complex net of neurons and synapses. Each of these connections can also store a memory.

According to scientificamerican.com our brain can store upto 2.5 petabyte (i.e around 2621440 GB). This might seem lesser to some people but this much storage can store up to 300 years of continuous video.

Some Neuroscientists believe that this estimate might be too low or too high, because while doing this simple math we assume that each synapse can hold 1 byte of information. This assumption of 1 byte equals 1 synapse might not be correct. Apart from that all synapses are not used for storage purpose, as some are also used for processing that memory.

One more interesting fact is that, no matter how much the age is, a human never feels out of space to save newer memories. Some researchers feel that it is because our storage capacity is more than required, while some feel that it is because our brain keep erasing those memories which are not of much importance.


Left and right brain hemispheres found to store memories differently in ants

A pair of researchers at the University of Sussex in the U.K. has found that like many other creatures, ants store memories differently in their two brain hemispheres. في ورقتهم المنشورة في المجلة وقائع الجمعية الملكية ب ، Ana Sofia David Fernandes and Jeremy Niven describe Pavlovian-type experiments they conducted with ants and what they learned from them.

Prior research has shown that the human brain stores different kinds of memories in its two hemispheres—the left hemisphere retains verbal information, for example, while the right hemisphere tends store visual memories. Other research has shown that the brains of other animals also store memories differently in their hemispheres. Researchers in the field have called such differences lateralization. In this new effort, the researchers wondered if the same might be true for wood ants.

To learn more about how ant brains store memories, the researchers carried out an experiment that involved allowing ant specimens to touch and eat a droplet of sugar as they were shown a cue. Ants use their antennae to touch or smell an object to figure out if it is food. Thus, to train an ant to expect a treat, the researchers allowed them to touch a sugar droplet with their left antenna, their right antenna, both of them, or neither of them—all while being shown a blue object. The goal was to get the ants to respond to the sight of the blue object the way dogs did in Pavlov's experiments. Once the ants were trained, the researchers time-tested them on how they responded to seeing the object—at 10 minutes, an hour and then a day later.

The researchers found that when an ant was trained using just its right antenna, it demonstrated a strong response at 10 minutes, a weaker response after that, and no response for longer times. In sharp contrast, those ants that were trained using the left antenna showed no response at 10 minutes, or even after an hour. But the next day they had a strong response. The researchers suggest this is solid evidence for short-term memory being stored in the right hemisphere and long-term memory in the left hemisphere.


شاهد الفيديو: من عجائب الذاكرة البشرية د. مصطفى محمود (كانون الثاني 2022).