چگونه تغییرات سیناپسی به تغییرات رفتاری تبدیل می شوند؟

خلاصه: روند یادگیری از طریق مکانیسم های مختلف سیناپسی تغییراتی در اتصال موجود بین نورون ها ایجاد می کند که این تغییرات، با تغییرات رفتاری مشاهده شده سازگار می باشند.

نویسنده: امیررضا جهانی

براساس مطالعه‌ای از حلزون های دریایی که اخیراً در مجله علوم اعصاب منتشر شده است، یادگیری با تغییر بسیاری از اتصالات موجود در بین سلول های مغزی، به روشهای مختلف و به طور همزمان، رفتار را تغییر می دهد. این یافته ها بینشی از چگونگی تأثیر یادگیری انسان بر مناطق گسترده مغز را ارائه می دهد.

یادگیری با تغییر سیناپس ها و تغییر اتصالات موجود بین نورون ها بر رفتار تأثیر می گذارد. اگرچه این موضوع ساده است، اما این تغییرات در تحقیقات جدید تام و همکاران او به طور چشمگیری اتفاق می افتد.

پس از اینکه حیوانات یاد گرفتند که در مقابل غذای غیرقابل بلع امتناع کنند، محققان به بررسی چگونگی تغییر سیناپس های موجود در موجود آبزی Aplysia پرداختند. نتیجه این موضوع، تغییر گسترده در سیستم تغذیه بود که حیوانات اشیاء غیر غذایی را نیز برای عمل بلع نپذیرفتند.

در Aplysia نورون های لمسی و نورون هایی که گروه های عضلات مسئول تغذیه را کنترل می کنند، سیناپس ها را تشکیل می دهند. پس از یادگیری ممانعت در مقابل غذا، سیناپس های موجود در این شبکه از سلول های عصبی دچار تغییرات مختلفی از نظر تعداد و دامنه نوسان شدند. برخی از سیناپس ها تقویت شده، برخی دیگر ضعیف شده و بعضی از آن ها بین حالت تحریک و حالت بازدارنده تغییر می کنند.

یادگیری Aplysia برای ممانعت در عمل بلع، سیناپس های بین نورون های حسی و حرکتی را تغییر می دهد.

همه این تغییرات برای افزایش احتمال بروز آن ترکیب شده اند که ماهیچه های تغذیه كننده، اشیائی كه قبلاً ممكن بود بلعیده شوند را رد کرده و از عمل بلع جلوگیری کنند.

چندین تغییر سیناپسی موضعی در اتصالات حسی و حرکتی خاص، بعد از یادگیری  با سازگاری های رفتاری مرتبط شده اند که مولفه های تغییر پاسخ سراسری Global) (Response Change می باشند.

یادگیری باعث ایجاد تغییرات موضعی در اتصال سیناپسی و تغییرات هماهنگ و سراسری (Global) می شود که بر بسیاری از جنبه های رفتاری نیز تأثیر می گذارد. تغییرات موضعی سیناپس، چگونه تغییرات رفتاری سراسری ایجاد می کنند؟ در Aplysia، پس از آموختن اینکه غذایی غیرقابل خوردن است، حافظه به عنوان یک بایاس در عمل نپذیرفتن غذا و کاهش پاسخ به آن، حتی به عنوان یک بایاس  افزایش یافته برای امتناع از یک جسم غیر غذایی بیان می شود. افزایش بایاس مربوط به عمل امتناع، تا حدی با تغییر در محل اتصالات سیناپسی نورون های اولیه مکانیکی-آوران (mechano-afferents) به پنج نورون دیگر که پیرو نقش های تعریف شده در تولید رفتارهای مختلف تغذیه هستند، قابل درک می باشد. پیش از این نشان داده شده بود كه این نورون های مکانیکی-آوران (mechano-afferents) نقش مهمی در ادغام حافظه دارند. تغییر در اتصال برای هر نورون دنبال کننده متفاوت بوده و احتمال تغییر در اتصال سلول ها به یکدیگر، تغییر حالت تحریک به حالت مهار و یا بالعکس و همچنین تغییر در دامنه اتصال وجود دارد. بنابراین، تغییرات عصبی متعدد در بخش های مختلف ایجاد می شود که زمینه ساز جنبه های خاص یک تغییر رفتاری هماهنگ می‌باشد. تغییر در ارتباط بین نورون های مکانیکی-آوران (mechanoafferents) و همچنین نورون های دنبال کننده آن ها، نمی تواند تمام تغییرات رفتاری بیان شده پس از یادگیری را نشان دهد، این مسئله اشاره بر این دارد که بخش های سیناپسی اضافی نیز تغییر یافته اند. با دسترسی به مدار کنترل کننده تغذیه می توان به تعیین منطق و مکانیسم های سلولی کمک کرد که با استفاده از آن، تغییرات موضعی متعدد سیناپسی باعث ایجاد تغییری یکپارچه و کلی در رفتار می شوند.

اهمیت آماری

تغییرات موضعی در سیناپس چگونه بر رفتار کلی(Global)  تأثیر می گذارد؟ مطالعات مربوط به آماده سازی جاندار بی مهره، معمولاً تغییرات سیناپسی را در یک بخش عصبی خاص بررسی می‌کند و باعث ایجاد یک تغییر رفتاری خاص می‌شود. با این حال، ممکن است حافظه با تغییرات رفتاری متعدد بیان شود. بر اساس گزارشات تغییر در رفتار پس از یادگیری جاندار Aplysia، تا حدودی با تنظیم ارتباطات بین نورون‌های مکانیکی-آوران (mechanoafferents)  و دنبال کنندگان سیناپسی آن ها انجام می‌شود. برای برخی از دنبال کنندگان، احتمال اتصال تغییر کرده و برای برخی دیگر، علائم اتصال ممکن است برعکس باشند و همچنین قدرت اتصال اصلاح شده باشد. بنابراین، یادگیری باعث ایجاد تغییراتی در اتصال چندین بخش، از طریق چندین مکانیسم سیناپسی می شود که با تغییر رفتاری مشاهده شده سازگار می باشد.

منبع