دستکاری مغز پرندگان جهت ساخت خاطرات غلط

دانشمندان با دستکاری در بخشی از مغز فنچ‌ها و کاشت خاطرات ساختگی، سبب شدند تا این پرندگان شروع به بازخوانی اصواتی کنند که در عالم واقعیت هرگز نشنیده بودند.

نویسنده: پریسا ایلون

پژوهشگران در دانشگاه ساوت‌وست تگزاس آمریکا که روی نحوه فرآیند یادگیری در مغز مشغول تحقیق هستند، این کار را با استفاده از دنبال کردن الگوی خواندن در فنچ‌ها انجام داده‌اند. در واقع فنچ‌های کم سن و سال آوازخواندن را از پدرانشان یاد می‌گیرند. فنچ والد نغمه‌ای را می‌خواند و فنچ نوزاد شروع به تکرار آن می‌کند تا سرانجام موفق شود کامل آن را بخواند. این روند وجه ساده شده‌ای از طریقه حرف زدن نوزاد انسان است. در آزمایش جدید، دانشمندان با تکیه بر الگوی انتقال صدا و یادگیری آن در مغز فنچ، صدای فنچ پدر را کنار گذاشته و مستقیما مغز فنچ را دستکاری کردند تا او را وادار به خواندن آوازهایی کنند که هرگز پیش از آن نشنیده است.

تصور یک هنرمند از نحوه درگیری مغز هنگام یادگیری آوازهای پرندگان

حیوانات با تقلید کردن از رفتار یکدیگر یاد می‌گیرند. درست مثل وقتی که نوزاد صدای صحبت کردن مادرش را در می‌آورد، فنچ راه‌راه هم به همین صورت صدای آواز آموزگار بالغ‌تر از خودش را تقلید می‌کند. در مطالعه‌ای که در مجله ساینس چاپ شد دانشمندان مدار نورونی درگیر در یادگرفتن بازه زمانی مربوط به سیلابل‌های آواز را یافتند و سپس این مسیر را در پرنده‌های جوانی که از آن برای یادگرفتن آواز استفاده می‌کردند با روش اپتوژنتیک دستکاری کردند تا یک حافظه غلط ایجاد کنند.

Dina Lipkind می‌گوید:

برای یاد گرفتن از طریق نگاه کردن، باید اول حافظه‌ای از کسی که آن را به نحو درست انجام می‌دهد ایجاد کنیم و بعد از اطلاعات حسی برای به حرکت در آوردن سیستم حرکتی استفاد کنیم تا بتوانیم مشابه همان رفتار را داشته باشیم. ما نمی‌دانیم کجا و چطور این حافظه شکل می‌گیرد. متاثر کردن اولین مرحله از این روند، که همان نحوه شکل گرفتن حافظه است، بعدا منجر به تغییر در نحوه انجام رفتار می‌شود.

در ابتدا یکی از دانشجویان آزمایشگاه به نام Wenchan Zhao آزمایشی را طراحی کرد تا ببیند آیا ایجاد اختلال در فعالیت نورونی هنگامی که پرنده جوان در حال یاد گرفتن است می‌تواند مانع از شکل گیری حافظه در او شود. او از نور برای دستکاری سلول‌هایی که در یادگیری آواز پرنده جوان نقش دارند استفاده کرد. این سلول‌ها قبلا برای حساس بودن به نور در مدار عصبی با روش مهندسی ژنتیکی طراحی شده بودند. Zhao با تاباندن نور این سلول‌ها را در پرندگانی که به طور ایزوله یا به همراه آموزگار آواز می آموختند فعال کرد. سپس او متوجه شد که در پرندگان این دو گروه آواز متفاوتی از یکدیگر تولید می‌کنند.

زمانی که Zhao و همکاران او متوجه تولید آواز غیرطبیعی شدند تصمیم گرفتند ببینند آیا فعالیت این گروه نورونی برای وارد کردن حافظه کافی است یا نه!

آنها اعصاب مدارعصبی پرندگان را با پالس‌های اپتوژنتیک 50 تا 300 میلی ثانیه تحریک کردند. هر بار برای پنج روز از بازه ای که آن‌ها به طور طبیعی از آموزگار خود آواز را می‌آموزند اما این بار بدون حضور یک پرنده بالغ. وقتی که این فنچ ها بزرگ‌تر می‌شوند، آوازهایی می‌خوانند که نشان دهنده بازه زمانی دریافت نور در آن‌ها می‌باشد. آنهایی که پالس‌های کوتاه دریافت کرده بودند آوازشان دارای صداهایی بود که برای 50 میلی ثانیه طول می‌کشید در حالی که اگر پالس‌های طولانی‌تر دریافت کرده بودند نوت‌هایشان را بیشتر نگه می‌داشتند. برخی دیگر از قسمت های اواز مثل ضربه‌ها و میزان اختشاش در آواز به نظر تحت تاثیر دستکاری اپتوژنتیک تغییر نمی‌کردند. اندازه‌گیری دیگر که میزان انتقال اطلاعات را تخمین میزد در آواز پرندگان طبیعی و آن‌هایی که پالس 50 میلی ثانیه دریافت کرده بودند قابل تشخیص نبود  اما در گروهی که ایزوله شده بودند یا 300 میلی ثانیه نور گرفته بودند قابل تشخیص بود.

در ویدیوی زیر یک پرنده بالغ با آواز خواندن به فنچ جوان نحوه آواز خواندن را یاد میدهد!

زمانی که دانشمندان قبل از موعد یادگیری آواز، مدار نورنی را تخریب کردند پرندگان دیگر تلاشی برای تقلید از آواز نکردند. اما اگر فرصتی به آن‌ها داده می‌شد تا قبل از تخریب مدار از آموزگار خود یاد بگیرند دیگر با یادگرفتن آواز مشکلی نداشتند. این اطلاعات حاکی از نقش مهم این مسیر در شکل‌گیری حافظه اولیه از بازه‌های زمانی صداسازی است اما نه در نگه‌داری طولانی مدت اطلاعات.

Sarah London  می‌گوید:

یادگیری آواز رفتاری پیچیده است که نیازمند هماهنگی فعالیت نواحی مختلفی از مغز است. مطالعه شکل گیری آواز در فنچ راه‌راه می‌تواند نشان دهد چطور مدارهای بالغ عصبی تحت تاثیر محیط قرار می‌گیرند، محیط داخل و یا بیرون مغز ، محیط اجتماعی. این فرصتی بسیار خاص است نه فقط برای فهم آواز، نه فقط زبان، اما برای توضیح یادگیری در یک زمینه وسیع‌تر- کودکان که یاد می‌گیرند کدام الگوهای رفتاری مناسب زمان و مکان آن‌هاست و آن را اتخاذ می‌کنند.

منبع