เหตุใดคนที่ไม่ได้ขี่จักรยานมาหลายสิบปีจึงมีแนวโน้มที่จะกระโดดขึ้นและขี่ออกไปโดยไม่วอกแวก แต่อาจจำชื่อนักเรียนชั้นประถมศึกษาปีที่ 3 ได้ไม่เกินหนึ่งหรือสองชื่อ
อาจเป็นเพราะว่าทักษะทางกาย ซึ่งนักประสาทวิทยาเรียกว่า ความทรงจำเกี่ยวกับการเคลื่อนไหว ถูกเข้ารหัสในสมองของเราแตกต่างจากความทรงจำสำหรับชื่อหรือข้อเท็จจริง
ตอนนี้ผลการศึกษาใหม่โดยนักวิทยาศาสตร์ของ Wu Tsai Neurosciences Institute ได้เปิดเผยอย่างชัดเจนว่าความทรงจำเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวเกิดขึ้นได้อย่างไร และเหตุใดจึงยังคงอยู่ อาจช่วยให้กระจ่างถึงสาเหตุของความผิดปกติของการเคลื่อนไหว เช่น โรคพาร์กินสัน
Jun Dingรองศาสตราจารย์ด้านประสาทศัลยศาสตร์และประสาทวิทยากล่าวว่า “เราคิดว่าความจำของมอเตอร์นั้นมีความพิเศษเฉพาะตัว “การศึกษาเกี่ยวกับโรคอัลไซเมอร์บางชิ้นรวมถึงผู้เข้าร่วมที่เคยเป็นนักดนตรีและจำครอบครัวของตัวเองไม่ได้ แต่พวกเขาก็ยังเล่นดนตรีไพเราะได้ เห็นได้ชัดว่ามีความแตกต่างอย่างมากในวิธีการสร้างความทรงจำเกี่ยวกับยานยนต์”
คิดว่าความทรงจำจะถูกเข้ารหัสในสมองในรูปแบบของกิจกรรมในเครือข่ายของเซลล์ประสาทนับร้อยหรือหลายพันเซลล์ ซึ่งบางครั้งกระจายไปทั่วบริเวณสมองที่อยู่ห่างไกล แนวคิดของการติดตามหน่วยความจำดังกล่าว ซึ่งบางครั้งเรียกว่าเอ็นแกรมหน่วยความจำ มีมานานกว่าศตวรรษแล้ว แต่การระบุให้แน่ชัดว่าเอ็นแกรมคืออะไรและเข้ารหัสได้อย่างไร ได้พิสูจน์แล้วว่าท้าทายอย่างยิ่ง การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าการเรียนรู้บางรูปแบบกระตุ้นเซลล์ประสาทที่เฉพาะเจาะจง ซึ่งจะกระตุ้นอีกครั้งเมื่อความจำที่เรียนรู้นั้นถูกเรียกคืน อย่างไรก็ตามไม่ว่าจะมีเซลล์ประสาทเอ็นแกรมหน่วยความจำสำหรับการเรียนรู้ทักษะยนต์หรือไม่
Richard Roth และ Fuu-Jiun Hwang นักวิชาการด้านดุษฎีบัณฑิตและดุษฎีบัณฑิตต้องการทราบว่ากลุ่มเซลล์ที่มีลักษณะคล้ายเอ็นแกรมเหล่านี้มีส่วนร่วมในการเรียนรู้และจดจำทักษะยนต์ใหม่ได้อย่างไร
“เมื่อคุณเรียนรู้ที่จะยิงบาสเก็ตบอลครั้งแรก คุณใช้ชุดเซลล์ประสาทที่หลากหลายมากทุกครั้งที่คุณขว้าง แต่เมื่อคุณดีขึ้น คุณจะใช้ฉากที่ละเอียดยิ่งขึ้นซึ่งเหมือนกันทุกครั้ง” Roth กล่าว “เส้นทางของเซลล์ประสาทที่ได้รับการขัดเกลาเหล่านี้คิดว่าเป็นพื้นฐานของเอ็นแกรมหน่วยความจำ แต่เราต้องการทราบว่าเส้นทางเหล่านี้เกิดขึ้นได้อย่างไร”
ในการศึกษาใหม่ของพวกเขาซึ่งตีพิมพ์เมื่อวันที่ 8 กรกฎาคม พ.ศ. 2565 ใน Neuronนักวิจัยได้ฝึกหนูให้ใช้อุ้งเท้าเพื่อเข้าถึงเม็ดอาหารผ่านทางช่องเล็ก ๆ การใช้เวทมนตร์คาถาที่พัฒนาขึ้นโดยห้องปฏิบัติการของ Liqun Luoซึ่งเป็นเพื่อนร่วมงานของสถาบัน Wu Tsai Neurosciences Institute ในภาควิชาชีววิทยา นักวิจัยสามารถระบุเซลล์ประสาทเฉพาะในเยื่อหุ้มสมองของสมองซึ่งเป็นพื้นที่ที่ควบคุมการเคลื่อนไหวซึ่งถูกกระตุ้นระหว่างการเรียนรู้ กระบวนการ. นักวิจัยติดแท็กเซลล์ที่มีศักยภาพเหล่านี้ด้วยเครื่องหมายเรืองแสงเพื่อที่พวกเขาจะได้เห็นว่าพวกเขามีบทบาทในการเรียกคืนหน่วยความจำในภายหลังหรือไม่
เมื่อนักวิจัยทดสอบความจำของสัตว์เกี่ยวกับทักษะใหม่นี้ในสัปดาห์ต่อมา พวกเขาพบว่าหนูเหล่านั้นที่ยังคงจำทักษะนี้ได้แสดงกิจกรรมที่เพิ่มขึ้นในเซลล์ประสาทเดียวกันซึ่งถูกระบุครั้งแรกในช่วงระยะเวลาการเรียนรู้ แสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้มีหน้าที่ในการเข้ารหัส ทักษะ: นักวิจัยได้สังเกตการก่อตัวของเอ็นแกรมหน่วยความจำ
แต่เซลล์ประสาทกลุ่มใดกลุ่มหนึ่งเหล่านี้มีหน้าที่รับผิดชอบในการเรียนรู้งานใหม่ตั้งแต่แรกอย่างไร? และพวกเขาปรับปรุงประสิทธิภาพของสัตว์ได้อย่างไร?
เพื่อตอบคำถามเหล่านี้ นักวิจัยจึงซูมเข้าไปใกล้ขึ้น การใช้กล้องจุลทรรศน์แบบสองโฟตอนเพื่อสังเกตการทำงานของวงจรชีวิตเหล่านี้ พวกเขาสังเกตเห็นสิ่งที่เรียกว่า “เซลล์ประสาทเอนแกรม” ซึ่งตั้งโปรแกรมใหม่เองเมื่อหนูเรียนรู้ เซลล์มอเตอร์คอร์เทกซ์เอ็นแกรมได้รับอินพุต synaptic ใหม่ซึ่งอาจสะท้อนข้อมูลเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวที่เอื้อมถึงและทำให้เกิดการเชื่อมต่อเอาต์พุตใหม่ที่มีประสิทธิภาพในบริเวณสมองที่อยู่ห่างไกลซึ่งเรียกว่า dorsolateral striatum ซึ่งเป็นช่องทางสำคัญที่เซลล์ประสาทของ engram สามารถใช้การควบคุมสัตว์ได้อย่างละเอียด การเคลื่อนไหว นี่เป็นครั้งแรกที่ทุกคนได้สังเกตเห็นการสร้างเส้นทาง synaptic ใหม่ในประชากรเซลล์ประสาทเดียวกัน ทั้งที่ระดับอินพุตและเอาต์พุต ในบริเวณสมองทั้งสองนี้
นักวิจัยได้ฝึกหนูโดยใช้กลอุบายอันยุ่งยากในการคว้าเม็ดอาหาร (ด้านซ้ายบน) จากนั้นจึงใช้ เทคนิคที่เรียกว่า TRAP เพื่อติดฉลากเซลล์ประสาทในเยื่อหุ้มสมองสั่งการของเมาส์ซึ่งกระตือรือร้นในการเรียนรู้ทักษะใหม่ (สีม่วง) พวกเขาแสดงให้เห็นว่าเซลล์ประสาทเหล่านี้พัฒนาอินพุต synaptic ใหม่ระหว่างการเรียนรู้ (กล่อง: บนขวา, “กระดูกสันหลังสีม่วง”) และพวกมันสร้างการเชื่อมต่อใหม่กับเซลล์ประสาทใน striatum ซึ่งเป็นส่วนท้ายน้ำของวงจรการเคลื่อนไหวของสมอง (กล่อง: ล่างซ้าย, กระดูกสันหลังสีเขียว ”).
