نحوه ذخیره‌ خاطرات بصری در مغز ما چگونه است؟ دانشمندان فاش کردند: فرمت حافظه کاری

این مطالعه بینش جدیدی در مورد نحوه ذخیره‌ خاطرات بصری ما ارائه می دهد.

تیمی از دانشمندان کشف کرده‌اند که چگونه حافظه فعال «قالب‌بندی» می‌شود – یافته‌ای که درک ما را از نحوه ذخیره‌ خاطرات بصری افزایش می‌دهد.

کلایتون کورتیس، استاد روانشناسی و علوم عصبی در دانشگاه نیویورک و نویسنده ارشد مقاله، که در مجله Neuron منتشر شده است، توضیح می دهد:

برای دهه ها محققان در مورد ماهیت بازنمایی های عصبی که از حافظه فعال ما پشتیبانی می کنند متعجب بودند.” “در این مطالعه، ما از هر دو روش تجربی و تحلیلی برای آشکار کردن قالب بازنمایی حافظه فعال در مغز استفاده کردیم.

توانایی ذخیره سازی اطلاعات برای دوره های زمانی کوتاه یا «حافظه کاری»، بلوک ساختمانی برای اکثر فرآیندهای شناختی بالاتر ما است و اختلال عملکرد آن در بطن انواع علائم روانپزشکی و عصبی، از جمله اسکیزوفرنی است.

علیرغم اهمیت آن، ما هنوز اطلاعات کمی در مورد نحوه ذخیره‌ خاطرات بصری بازنمایی های حافظه فعال در مغز داریم.

کورتیس می‌گوید:

اگرچه می‌توانیم محتویات حافظه فعال شما را از روی الگوهای فعالیت مغز پیش‌بینی کنیم، اینکه این الگوها دقیقاً برای چه کدگذاری می‌شوند، نفوذناپذیر باقی مانده است.

کرتیس و یکی از نویسندگان، یونا کواک، دانشجوی دکترای دانشگاه نیویورک، این فرضیه را مطرح کردند که مغز ما نه تنها ویژگی‌های غیر مرتبط با کار را کنار می‌گذارد، بلکه ویژگی‌های مربوط به کار را در قالب‌های حافظه‌ای که هم کارآمد و هم از ورودی‌های ادراکی خود متمایز است، دوباره کد می‌کند.

ده ها سال است که شناخته شده است که ما اطلاعات بصری مربوط به حروف و اعداد را به کدهای واجی یا مبتنی بر صدا که برای حافظه کاری کلامی استفاده می شود، دوباره کد می کنیم. به عنوان مثال، وقتی رشته ای از ارقام یک شماره تلفن را می بینید، آن اطلاعات بصری را تا زمانی که شماره گیری آن را به پایان نرسانید، ذخیره نمی کنید. بلکه صدای اعداد را ذخیره می کنید (به عنوان مثال، شماره تلفن “867-5309” همانطور که در ذهن خود می گویید چگونه به نظر می رسد). با این حال، این فقط نشان می‌دهد که ما دوباره کدگذاری می‌کنیم – به این موضوع نمی‌پردازیم که چگونه مغز بازنمایی‌های حافظه فعال را قالب‌بندی می‌کند، که این هدف تمرکز مطالعه جدید درباره نحوه ذخیره‌ خاطرات بصری توسط نورون بود.

برای کشف این موضوع، آزمایش‌کنندگان فعالیت مغز را با تصویربرداری تشدید مغناطیسی عملکردی (fMRI) اندازه‌گیری کردند، در حالی که شرکت‌کنندگان وظایف حافظه کاری بصری را انجام می‌دادند. در هر کارآزمایی، شرکت کنندگان باید برای چند ثانیه یک محرک بصری ارائه شده را به خاطر بسپارند و سپس یک قضاوت مبتنی بر حافظه انجام دهند. در برخی آزمایشات، محرک بینایی یک توری کج و در برخی دیگر ابری از نقاط متحرک بود. پس از تأخیر حافظه، شرکت‌کنندگان باید زاویه دقیق شیب توری یا زاویه دقیق حرکت ابر نقطه‌ای را دقیقاً نشان می‌دادند.

علیرغم انواع مختلف تحریک بصری (حرکت توری در مقابل حرکت نقطه)، آنها دریافتند که الگوهای فعالیت عصبی در قشر بینایی و قشر جداری – بخشی از مغز که در پردازش و ذخیره سازی حافظه استفاده می شود – در طول حافظه قابل تعویض هستند. به عبارت دیگر، الگویی که برای پیش‌بینی جهت حرکت آموزش داده می‌شود، می‌تواند جهت توری را نیز پیش‌بینی کند – و بالعکس.

این یافته این سوال را برانگیخت – چرا آن بازنمایی های حافظه قابل تعویض هستند؟

ما استدلال کردیم که فقط ویژگی‌های مربوط به وظیفه محرک‌های آزمایش شده استخراج شده و دوباره در قالب حافظه مشترک کدگذاری شده‌اند، که شاید به شکل یک خط‌مانند انتزاعی باشد که زاویه آن با جهت گریتینگ یا جهت مطابقت داشته باشد. حرکت نقطه ای!

برای آزمایش این فرضیه مبنی بر اینکه خاطرات شرکت‌کنندگان در یک الگوی خط‌مانند ثبت می‌شود – شبیه به تصور یک خط در یک زاویه خاص – آنها به روشی جدید برای تجسم الگوهای فعالیت مغز روی آوردند.

محققان با استفاده از مدل‌های میدان پذیرای هر جمعیت قشری، الگوهای حافظه رمزگذاری‌شده در الگوهای فعالیت قشری را بر روی یک نمایش دو بعدی از فضای بصری پیش‌بینی کردند. این رویکرد نمایشی از فعالیت قشر مغز در فضای مانیتوری که شرکت کنندگان مشاهده می کردند ایجاد کرد. این روش به دانشمندان اجازه داد تا الگوی فعالیت قشر آزمودنی ها را در مختصات صفحه نمایش تجسم کنند و نمایشی خط مانند برای محرک های حرکتی و توری نشان دهند.

کورتیس توضیح می‌دهد:

ما می‌توانیم خطوط فعالیت را در سراسر نقشه‌های توپوگرافی در زوایای مربوط به جهت حرکت و توری ببینیم.

این تکنیک تجسم جدید فرصتی را برای “دیدن” نحوه رمزگذاری بازنمایی های حافظه فعال در یک جمعیت عصبی ارائه می دهد.

به طور خاص، یک خط (مانند یک اشاره گر یا فلش) برای نشان دادن جهت حرکت (به عنوان مثال، بالا و چپ) و جهت یک توری کج شده (به عنوان مثال، بالا و سمت چپ) استفاده شد. این کار از آزمودنی‌ها می‌خواست که نه همه نقاط متحرک، بلکه فقط خلاصه‌ای از جهت حرکت نقاط را به خاطر بسپارند. علاوه بر این، به حافظه برای زاویه گریتینگ نیاز داشت، و نه تمام جزئیات بصری دیگر توری، مانند فرکانس فضایی و کنتراست. در نتیجه، این روش توانست نحوه ذخیره‌سازی انتخابی اطلاعات مرتبط را در حالی که محتوای نامربوط را کنار می‌گذاریم، جدا کند.

کورتیس نتیجه می گیرد:

ذخیره‌ خاطرات بصری ما منعطف است و می تواند انتزاعی از آنچه می بینیم ناشی از رفتارهایی باشد که آنها هدایت می کنند.

مرجع: “پرده برداری از قالب انتزاعی بازنمودهای یادگاری” توسط یونا کواک و کلیتون ای. کورتیس، 7 ژوئیه 2022، نورون.
DOI: 10.1016/j.neuron.2022.03.016

تحقیق ذخیره‌ خاطرات بصری توسط کمک های مالی مؤسسه ملی بهداشت از مؤسسه ملی چشم (NEI) (R01 EY-016407, R01 EY-027925) پشتیبانی شد.