خاطرات کاشته‌شده به پرندگان یک آهنگ را آموزش می‌دهد

کاشت خاطرات
0 ۴۸

کاشت خاطرات

پدر نوزاد خود را در آغوش می‌گیرد و به آرامی هجاها را به او می‌آموزد، بعد از ما‌ه‌ها تلاش کودک بالاخره یاد می‌گیرد که کلمه بابا را بگوید؛ اینگونه است که گفتار آموخته می‌شود.

اینها مراحل مهمی در رشد فکری ما هستند، با این حال بسیاری از مؤلفه‌های یادگیری آواز یک راز باقی مانده‌است.

چگونه مغز خاطرات مورد نیاز برای تقلید از گفتار والدین‌مان را رمزگذاری می‌کند؟ و آیا دانشمندان می‌توانند در صورت اختلال در این روند مداخله کنند؟

محققان مرکز پزشکی دانشگاه تگزاس شعبه جنوب‌غربی شروع به پاسخگویی به این سؤالات در مطالعه پرنده آوازخوان کردند که نشان می‌‌دهد خاطرات را می‌توان برای آموزش آوازخواندن در مغز کاشت؛ بدون هیچ گونه درسی از والدین.

اگرچه این یافته‌ها نتیجه فوری برای درمان بیماران ندارند، اما سرنخ‌هایی در مورد جایی که باید مغز انسان بررسی شود تا درک بهتری از اوتیسم و سایر بیماری‌هایی که بر زبان تاثیر می‌گذارند، ارائه می‌دهد.

دکتر Todd Roberts، متخصص علوم اعصاب گفت:

این اولین باری است که ما مناطقی از مغز را تایید می‌کنیم که خاطرات هدف-رفتاری (behavioral-goal) را رمزگذاری می‌کنند؛ آن خاطره‌هایی که وقتی می‌خواهیم از گفتار گرفته تا یادگیری پیانو را تقلید کنیم، ما را راهنمایی می‌کند.

یافته‌ها به ما این امکان را می‌دهد تا این خاطرات را در پرندگان کاشته و در یادگیری آهنگ آنها را راهنمایی کنیم.

فعال کردن نورون‌ها

این مطالعه که در مجله Science منتشر شده‌است، چگونگی فعال‌سازی مدار نورون‌ها از طریق اپتوژنتیک را نشان می‌دهد؛ ابزاری نسبتاً جدید که از نور برای نظارت و کنترل فعالیت مغز استفاده می‌کند.

محققان از فنچ راه‌راه (zebra finch) استفاده کردند، زیرا بسیاری از مراحل انسانی آواز را مشابه به هم می‌گذارنند؛ در اوایل زندگی پرندگان می‌شنوند که پدرانشان آواز می‌خوانند و سرانجام نت‌ها را به خاطر می‌سپرند.

آن‌ها یاد می‌گیرند که بعد از هزاران با تمرین، رفتار را تکرار کنند.

با کنترل تعامل بین دو ناحیه از مغز، تیم دکتر Roberts خاطرات را در فنچ راه‌راه رمزگذاری کردند که هیچ گونه تجربه تدریس از پدرانشان نداشت.

دانشمندان با دستکاری فعالیت نورون بین NIf (تصویر بالا) و مناطق HVC مغز، خاطرات را به صورت مصنوعی در پرندگان رمزگذاری می‌کنند. پرندگان از این خاطرات برای یادگیری هجاهای آهنگ خود استفاده می‌کنند.
دانشمندان با دستکاری فعالیت نورون بین NIf (تصویر بالا) و مناطق HVC مغز، خاطرات را به صورت مصنوعی در پرندگان رمزگذاری می‌کنند. پرندگان از این خاطرات برای یادگیری هجاهای آهنگ خود استفاده می‌کنند.

پرندگان از این خاطرات برای یادگیری هجاهای آهنگ خود استفاده می‌کردند که طول هر نت متناظر با میزان زمانی است که نور نورون‌ها را فعال می‌کند. هرچه میزان نور کم‌تر باشد، نوت کوتاه‌تر می‌شود.

دکتر Roberts گفت:

ما هر آنچه را که باید پرنده بداند به او یاد نمی‌دهیم؛ فقط مدت زمان هجا در آهنگ. دو ناحیه مغزی که ما در این مطالعه آزمایش کردیم، تنها نشان‌دهنده یک قطعه از معما است.

با این وجود، این کشف قابل‌توجه است زیرا راه‌های جدیدی از تحقیقات را برای شناسایی مدارهای بیشتر مغز که بر جنبه‌های دیگر آواز، مانند گام و ترتیب هر صدا، تأثیر می‌گذارد، باز می‌کند.

دکتر Roberts گفت:

اگر آن مسیرهای دیگر را بفهمیم، می‌توانیم به پرنده‌ای آموزش دهیم که آواز خود را بدون هیچ گونه تعاملی و ارتباطی با پدر خودش بخواند.

اما برای انجام این کار مسیر طولانی‌ای در پیش داریم.

هدف قرار دادن اختلالات گفتاری

دانشمندان امیدوارند با نقشه‌برداری از فرآیندهای عصبی در هنگام یادگیری آهنگ‌های جفت‌گیری، روزی بتوانند از این دانش استفاده کنند تا ژن‌های گفتاری خاص را که در بیماران مبتلا به اوتیسم یا سایر وضعیت‌های اختلال عصبی – تکاملی، دچار نقص می‌شود، هدف قرار دهند.

از میان سایر پروژه‌های انجام‌شده، تیم دکتر Roberts شبکه‌ای از نورون‌ها را شناسایی کرد که با کمک به برقراری ارتباط بین مناطق حرکتی و شنوایی مغز، نقش مهمی در یادگیری آواز بازی می‌کند.

کاشت خاطرات

یافته های توصیف شده در مطالعه Science، پایه جدیدی را برای تعیین چگونگی شکل‌گیری خاطرات هدف-رفتاری و نقش آنها در یادگیری آواز نشان می‌دهد.

تیم Roberts برخی از این پاسخ‌ها را با آزمایش ارتباط بین مناطق حسی حرکتی مغز یافت.

به طور خاص، محققان از اپتوژنتیک برای دستکاری فعالیت نورون در ناحیه NIf مغز و کنترل اطلاعات ارسال‌شده به HVC، منطقه مغزی دیگری که در یادگیری از تجربه شنوایی نقش دارد استفاده کردند.

علاوه بر مستندسازی نقش NIf در ایجاد خاطرات خاص هجا، تیم دکتر Roberts دریافت که این خاطرات پس از شکل‌گیری در مکانی دیگر در مغز ذخیره می‌شوند.

دانشمندان با قطع ارتباط بین NIf و HVC در نقاط مختلف فرآیند یادگیری این موضوع را نشان دادند:

فنچ راه‌راه که قبلاً حافظه را تشکیل داده بودند، هنوز هم می‌توانند این ترانه را اجرا کنند، در حالی که آنهایی که پس از قطع ارتباط عصبی آموزش داده می‌شدند، نتوانستند آهنگ را کپی کنند.

آموزش آوا
آموزش آوا

دکتر Roberts گفت:

آزمایشگاه وی به امید دستیابی به درک کامل‌تر در مورد چگونگی شکل‌گیری ویژگی‌های اضافی خاطرات هدف-رفتاری، سایر مناطق مغزی را که اطلاعات مختلفی را به HVC منتقل می‌کنند، بررسی خواهد کرد.

مغز انسان و مسیرهای مرتبط با گفتار و زبان فوق العاده پیچیده‌تر از مدار پرنده آوازخوان است.

اما تحقیقات ما سرنخ‌های مهمی را در اختیار شما قرار می‌دهد که به دنبال بصیرت بیشتر درمورد اختلالات عصبی – تکاملی باشیم.

منبع مرکز پزشکی دانشگاه تگزاس شعبه جنوب‌غربی
مقاله Science

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.