قد يتم تخزين الذكريات في أغشية الخلايا العصبية الخاصة بك

عقلك مسؤول عن التحكم في معظم أنشطة جسمك. قدرات معالجة المعلومات الخاصة به هي التي تسمح لك بالتعلم ، وهو المستودع المركزي لذكرياتك. ولكن كيف تتشكل الذاكرة وأين توجد في الدماغ؟

على الرغم من أن علماء الأعصاب قد حددوا مناطق مختلفة من الدماغ حيث يتم تخزين الذكريات ، مثل الحُصين في منتصف الدماغ ، والقشرة المخية الحديثة في الطبقة العليا من الدماغ والمخيخ في قاعدة الجمجمة ، إلا أنهم لم يحددوا بعد الهياكل الجزيئية المحددة داخل تلك المناطق المشاركة في الذاكرة والتعلم.

تشير الأبحاث التي أجراها فريقنا المكون من علماء الفيزياء الحيوية والكيميائيين الفيزيائيين وعلماء المواد إلى أن الذاكرة قد تكون موجودة في أغشية الخلايا العصبية.

الخلايا العصبية هي وحدات العمل الأساسية للدماغ. وهي مصممة لنقل المعلومات إلى الخلايا الأخرى ، وتمكين الجسم من العمل. إن الوصلة بين عصبتين ، تسمى المشبك ، والكيمياء التي تحدث بين المشابك ، في الفضاء المسمى بالشق المشبكي ، هي المسؤولة عن التعلم والذاكرة.

على مستوى أكثر جوهرية ، يتكون المشبك من غشاءين: أحدهما مرتبط بالخلايا العصبية قبل المشبكية الذي ينقل المعلومات ، والآخر مرتبط بالخلايا العصبية بعد المشبكية التي تتلقى المعلومات. يتكون كل غشاء من طبقة ثنائية دهنية تحتوي على بروتينات وجزيئات حيوية أخرى.

التغييرات التي تحدث بين هذين الأغشية ، والمعروفة باسم اللدونة المشبكية ، هي الآلية الأساسية للتعلم والذاكرة. وتشمل هذه التغييرات في كميات البروتينات المختلفة في الأغشية ، وكذلك بنية الأغشية نفسها.

يمكن تصنيف اللدونة المشبكية على أنها إما قصيرة الأجل ، تدوم من ميلي ثانية إلى بضع دقائق ، أو طويلة الأجل ، تدوم من دقائق إلى ساعات أو أكثر. تؤدي العمليات الكيميائية التي تحدث بين الأغشية قبل المشبكية وما بعد المشبك في اللدونة قصيرة المدى في النهاية إلى مرونة تشابكية طويلة المدى.

نظرًا لأن العلماء يعتقدون أن الطريقة الرئيسية التي يعالج بها الدماغ ويخزن المعلومات هي من خلال هذه التغييرات طويلة المدى على نقاط الاشتباك العصبي ، فقد تساءلنا عما إذا كان من الممكن تخزين الذاكرة في طبقة الدهون ثنائية الغشاء.

وجدنا أن تعريض نموذج من طبقة ثنائية الدهون بسيطة للتحفيز الكهربائي – لا يختلف عن التحفيز المستخدم في دراسات الدماغ – يمكن أن يؤدي إلى تغييرات طويلة المدى. ما جعل هذه النتيجة فريدة من نوعها هو أننا كنا قادرين على إحداث تغييرات في نموذج الغشاء البسيط الخاص بنا دون البروتينات العصبية المرتبطة به عادةً. علاوة على ذلك ، استمرت اللدونة طويلة المدى في نموذجنا لمدة 24 ساعة تقريبًا دون أي تحفيز كهربائي إضافي. يشير هذا إلى أن الغشاء العصبي قد يكون مسؤولاً عن تخزين الذاكرة.

تدعم النتائج التي توصلنا إليها استخدام طبقة ثنائية الدهون كنموذج لفهم الأساس الجزيئي للذاكرة البيولوجية. قد يكون أيضًا بمثابة منصة للحوسبة العصبية ، حيث يتم تصميم مكونات الذاكرة للكمبيوتر على غرار بنية ووظيفة الدماغ البشري.

أخيرًا ، قد تكون طبقة الدهون الثنائية هدفًا علاجيًا محتملاً لعلاج الحالات العصبية المختلفة. لن يؤدي تحديد مكان وكيفية تخزين الذاكرة في الدماغ إلى إحداث ثورة في كيفية فهمنا للتعلم والذاكرة فحسب ، بل يمكن أن يوجه أيضًا تطوير علاجات جديدة لأمراض مثل مرض الزهايمر وباركنسون.