إذا تمكنت دودة مقطوعة الرأس من إعادة تكوين الذاكرة ، فأين يتم تخزينها؟ وإذا أمكن استعادة الذاكرة ، فهل يمكن نقلها؟
لطالما كانت دراسة الذاكرة موضوعًا غريبًا تميز بالعلم. في الخمسينيات من القرن الماضي ، احتل أستاذ علم النفس الغامض جيمس ماكونيل في جامعة ميشيغان عناوين الصحف (وأصبح في النهاية شيئًا من المشاهير ) بسلسلة من التجارب على بلاناريا.- ديدان المياه العذبة المفلطحة. لقد أعجبوا بمكونيل ليس فقط لأنهم يمتلكون ، حسب كلماته ، "نوعًا متشابكًا حقًا من الجهاز العصبي". لديهم أيضا "قدرة لا تصدق على التجدد. في أفضل السيناريوهات ، يمكنك تقطيع الدودة إلى عدة قطع ، حتى 50 قطعة ، "وستتم استعادة كل منها إلى" كائن حي سليم يعمل بكامل طاقته ".
في التجارب المبكرة ، قامت ديدان مكونيل بالطريقة التي علمت بافلوفا فيها الجمع بين الصدمات الكهربائية والمصباح اليدوي. نتيجة لذلك ، بدأت الديدان تستجيب للضوء وحده. وبعد ذلك ، عندما قطع إحدى الديدان إلى نصفين ، حدث شيء مثير للاهتمام. نما رأس أحدهم ذيلًا ، ولأسباب واضحة احتفظ بذكريات التدريب. والمثير للدهشة أن الذيل ، الذي نما رأسه ودماغه ، احتفظ أيضًا بذاكرة التدريب. تساءل ماكونيل: ولكن إذا كان بإمكان الدودة مقطوعة الرأس إعادة تكوين الذاكرة ، فأين يتم تخزينها. وإذا أمكن استعادة الذاكرة ، فهل يمكن نقلها؟
يمكن. عالم الأعصاب السويدي هولجر هوديناقترح في ستينيات القرن الماضي أن الذاكرة مخزنة في الخلايا العصبية ، وتحديداً في الحمض النووي الريبي ، وهو جزيء مساعد يتلقى تعليمات من الحمض النووي ويربط الريبوسومات معًا لتكوين البروتينات - اللبنات الأساسية للحياة. حاول ماكونيل ، المهتم بعمل Huden ، إثبات وجود جزيء افتراضي ، والذي أطلق عليه اسم "Memory RNA" ، عن طريق تطعيم أجزاء من جسم مستورقين مدربين على أجسام غير مدربين. حاول نقل الحمض النووي الريبي من دودة إلى أخرى ، لكنه وجد صعوبة في أخذ الأجزاء المطعمة. ونتيجة لذلك ، تحول إلى "نوع أكثر إثارة من نقل الأنسجة - البلع". كان المستورقون من أكلة لحوم البشر ناجحة ، لذلك لم يكن بإمكان ماكونيل سوى طحن الديدان المدربة وإطعامها لغير المدربين. كان يأمل أن بلاناريا تفتقر إلى الأحماض والإنزيمات التي تدمر الطعام تمامًاأن بعض RNAs ستكون قادرة على الاندماج في أكلة.
بشكل لا يصدق ، ذكرت ماكونيلأن امتصاص الديدان المدربة أدى إلى ظهور معرفة جديدة بين غير المدربين. في تجارب أخرى ، قام بتعليم المستورقين السير في المتاهات ، بل وطور تقنية لاستخراج الحمض النووي الريبي من الديدان المدربة لحقنها في الديدان غير المدربة لنقل الذكريات من حيوان إلى آخر. في عام 1988 ، تقاعد ماكونيل ، واختفى تدريجيًا عن الرادار ، وأصبحت أعماله في طي النسيان ، وحُفظت في مكان ما في هوامش الكتب المدرسية كقصة تحذيرية مضحكة. افترض العديد من العلماء ببساطة أنه لا يمكن تدريب اللافقاريات المستوية ، ورفضوا عمل مكونيل. نُشرت بعض أعمال ماكونيل في مجلته الخاصة Worm Runner's Digest [شيء مثل "Race Worm Herald" ، على الرغم من أن كلمة "Digest" تترجم إلى "collection، messenger" ، وكيفية هضم الطعام / تقريبًا. ترجمة.] جنبًا إلى جنب مع فكاهة الخيال العلمي والرسوم الهزلية. نتيجة لذلك ، لم يكن هناك اهتمام كبير بتكرار تجاربه.
ومع ذلك ، بدأ عمل ماكونيل في الانتعاش مؤخرًا . يتم تناولها من قبل علماء مبتكرين مثل مايكل ليفين ، عالم الأحياء في جامعة تافتس والمتخصص في تجديد الأطراف. و تتكرر التجارب على تدريب مستورقات لإيجاد مخرج من المتاهة في إصدار تحديثها والآلي. اكتسب بلاناريا أيضًا شعبية جديدة - بعد أن قطع ليفين ذيل الدودة وطبق تيارًا بيولوجيًا على القطع ، ونتيجة لذلك نمت الدودة رأسًا آخر بدلاً من الذيل. تلقى ليفين في وقت لاحق اللقب المضحك "فرانكنشتاين الشاب" لهذا الغرض. أرسل ليفين أيضًا 15 قطعة من الدودة إلى الفضاء ، عادت إحداها بشكل غير متوقع.برأسين. كتب ليفين وزملاؤه: "من المدهش أنه بعد قطع هذه الدودة مرة أخرى في الماء ، أعطت مرة أخرى نمطًا ظاهريًا برأسين".
يقود ديفيد جلانتزمان ، عالم الأعصاب بجامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس ، برنامجًا بحثيًا واعدًا آخر. في الآونة الأخيرة ، استذكرت بوضوح تجارب ماكونيل مع الذاكرة - على الرغم من أنه بدلاً من المستورقين ، استخدم جلانزمان aplysia ، وهو محار محبوب من قبل علماء الأعصاب بسبب نظامه العصبي البسيط نسبيًا. Aplysias ، والتي تسمى أيضًا الأختام الملتحية ، هي رخويات بحرية عملاقة تنفث سائلًا بالحبر وتطفو بأجنحة تشبه الموجة.
في عام 2015 ، اختبر جلانتسمان نظرية الكتب المدرسية للذاكرة: يتم تخزين الذاكرة في نقاط الاشتباك العصبي التي تربط الخلايا العصبية. حاول فريقه إنشاء ومحو ذكرى Aplysia عن طريق ضرب البطلينوس بشكل دوري بالصدمات الكهربائية. كان الهدف هو جعله يطيل الحركة الانعكاسية لسحب الأنبوب التنفسي على شكل سيفون والموجود بين الخياشيم والذيل. بعد التدريب ، رأى العلماء ظهور نقاط تشابك عصبية جديدة بين العصبون الحسي الذي يستشعر اللمس والخلايا العصبية الحركية التي تؤدي إلى تراجع النبيب. يبدو أن زيادة عدد الاتصالات بين الخلايا العصبية بعد التدريب يدعم نظرية تخزين الذاكرة في الاتصالات المشبكية. حاول فريق Glanzman محو هذه الذاكرة عن طريق تعطيل الاتصالات المشبكية بين الخلايا العصبية. بعد ذلك،كما قام أعضاء فريق جلانزمان "بتذكير" الرخويات بالتعلم مع التفريغ التالي ، فوجئوا بمعرفة كيف تنمو اتصالات متشابكة جديدة ومختلفة بين الخلايا العصبية. بعد ذلك ، تصرفت الرخويات كما لو أنها تذكرت تدريبات تحسسية كانت قد نسيتها من قبل.
اختفت الروابط المشبكية التي ظهرت نتيجة التدريب ، ونمت في مكانها روابط جديدة ومختلفة تمامًا. فكر جلانزمان: إذا تم حفظ الذاكرة بعد هذا التغيير في المشابك ، فربما لا يتم تخزين الذاكرة فيها على الإطلاق. تشبه التجربة حبكة من فيلم " Eternal Sunshine of the Spotless Mind " ، حيث يمر العشاق السابقون ، في محاولة لنسيان بعضهم البعض ، بعملية محو ذاكرة مشكوك فيها ، ولكن اتضح أنها لا تختفي دون أثر. في مكان ما في مؤخرة أذهانهم لديهم خطة: الاجتماع في مونتوك. يبدو أن الفيلم يقول أن الذاكرة لا تختفي أبدًا بدون أثر ، وأنه يمكنك دائمًا العودة ، حتى إلى الأشخاص والأماكن التي يبدو أنها منسية.
على الرغم من التصوير الكاريكاتوري الغريب لعلوم الذاكرة ، فقد يكون لـ The Eternal Sunshineعثر على الفرضية الصحيحة
ولكن إذا لم يتم تخزين الذكريات في روابط متشابكة ، فأين يتم تخزينها؟ إن فرضية غلانزمان التي لا تحظى بشعبية هي أنه يمكن تخزينها في نوى الخلايا العصبية ، حيث تشكل تسلسلات الحمض النووي والحمض النووي الريبي تعليمات للحياة. تسلسل الحمض النووي ثابت ولا يتغير ، لذا فإن معظم قدرة الجسم على التكيف تكمن في آليات الوراثة اللاجينية المرنة . هذه هي العمليات التي توجه التعبير الجيني استجابة للمحفزات البيئية - أحيانًا بمشاركة RNA. إذا تخيلنا الحمض النووي على شكل دفاتر موسيقية ، فإن الآليات اللاجينية التي تمر عبر الحمض النووي الريبي هي عمليات إدخال وترتيبات ارتجالية ؛ هم الذين يمكنهم الانخراط في التعلم والحفظ.
ربما تعيش الذكريات في التغيرات اللاجينية التي يسببها الحمض النووي الريبي - هذا الجزيء المرتجل الذي يخلق تكيفات بروتينية للحياة. عاد فريق Glanzman إلى aplysias وقام بتدريبهم لمدة يومين لتمديد انعكاس تراجع النبيبات. قاموا بعد ذلك بقطع أجهزتهم العصبية ، واستخراج الحمض النووي الريبي الذي شكل ذاكرة التعلم ، وحقنوهم في aplysias غير المدربين ، والتي اختبروها في اليوم التالي. وجد فريق جلانزمان أن الحمض النووي الريبي المأخوذ من متبرعين مدربين حفز التعلم ، في حين أن الحمض النووي الريبي من متبرعين غير مدربين لم يكن له أي تأثير على سلوك الرخويات. لقد نقلوا الذاكرة ، جزئيًا ولكن بالتأكيد ، من حيوان إلى آخر. ولديهم أدلة قوية على أن RNA كان مسؤولاً عن النقل.
يعتقد غلانزمان الآن أن المشابك ضرورية لتنشيط الذاكرة ، لكن تلك الذاكرة نفسها مشفرة في نواة العصبون من خلال التغيرات اللاجينية. يقول غلانزمان: "إنه مثل عازف البيانو بلا يد". "إنه يعرف كيف يلعب دور شوبان ، لكنه يحتاج إلى يديه لتحقيق تلك الذكريات."
تم رسم نفس الصورة من خلال عمل دوجلاس بلاكيستون ، العالم في مركز ألين ديسكفري في جامعة تافتس الذي درس الذاكرة في الحشرات. أراد أن يعرف ما إذا كان بإمكان الفراشة أن تتذكر أي شيء من حياتها كاتربيلر ، لذلك عرّضها لخلات الإيثيل ، متبوعة بصدمة كهربائية. بعد أن اكتسبت نفورًا من أسيتات الإيثيل ، شرنت اليرقات ، وبعد الفقس ، تم اختبار الفراشات البالغة للذاكرة بعد بضعة أسابيع. من المدهش أن الفراشات البالغة تتذكر كل شيء - لكن كيف؟ بعد كل شيء ، اليرقة ، قبل أن تتحول إلى فراشة ، تصبح حساء من السيتوبلازم. يقول بلاكيستون: "التحول كارثي". - بعد كل شيء ، نحن ننتقل من سيارة زاحفة إلى سيارة طائرة. لا يعاد بناء الجسم فقط بل الدماغ كله ".
من الصعب إلى حد ما دراسة العمليات التي تجري في الجسم بالضبط أثناء التشرنق. ومع ذلك ، يمكن تخزين مجموعة فرعية من الخلايا العصبية كاتربيلر في ما يسمى. أجسام الفطر - زوج من الهياكل المسؤولة عن حاسة الشم ، والتي تقع في العديد من الحشرات بجوار الهوائيات. بمعنى آخر ، يتم الحفاظ على جزء من الهيكل. "هذا ليس حساء" ، يقول بلاكيستون. "حسنًا ، في الأساس ، حساء ، لكن بقطع." أثناء التشرنق ، تتم إزالة الخلايا العصبية بالكامل تقريبًا ، ويتم قطع الخلايا المتبقية تمامًا عن غيرها. يتم امتصاص الوصلات المشبكية ثم توصيلها بالخلايا العصبية الأخرى أثناء التحول إلى دماغ فراشة. يقوم بلاكيستون ، مثل جلانزمان ، بعمل تشبيه بالأيدي: "كان الأمر كما لو أن الخلايا العصبية من مجموعة صغيرة كانت تمسك بأيديها ، ثم تخلت عن بعضها البعض وبدأت في التحرك ، وبعد ذلك ارتبطت مع الخلايا العصبية الأخرى في الدماغ الجديد." إذا تم تخزين الذاكرة حيث ،ثم اعتقد بلاكيستون أنه تم تخزينه في مجموعة فرعية من الخلايا العصبية الموجودة في أجسام عيش الغراب - وهي المادة الوحيدة المعروفة التي تنتقل من كاتربيلر إلى فراشة.
في النهاية ، على الرغم من التصوير الكاريكاتوري الغريب لعلوم الذاكرة ، ربما يكون The Eternal Sunshine قد عثر على الفرضية الصحيحة. أولاً ، يعتقد جلانزمان وبلاكستون أن تجاربهم تحمل أخبارًا جيدة لمرضى ألزهايمر . ثانيًا ، قد يكون من الممكن استعادة الوصلات العصبية المكسورة بحيث يمكن للخلايا العصبية أن تجد طريقها إلى الذكريات المفقودة - ربما بتوجيه من الحمض النووي الريبي المناسب.