مقدمه:

تصور کنید به کشور دیگری سفر کرده‌اید و در حال گردش، با یک کترینگ ایرانی مواجه می‌شوید. بوی غذایی که به مشامتان می‌رسد، شما را به خاطرات گذشته‌تان در ایران می‌برد. در واقع بو این قدرت را دارد که ما را در زمان و مکان جابه‌جا کند. این می‌تواند عطر غذا، بوی خوش یاس یا عطر کپک زده جلبک باشد. به نظر می‌رسد این ارتباط بین بوها و مکان‌ها جنبه عمیقی از شناخت انسان است. اما چگونه این دو در مغز به هم مرتبط هستند؟ پاسخ کوتاه این است که نواحی مغز که بوها، خاطرات و احساسات را یادآوری می‌کنند، بسیار در هم تنیده شده‌اند. در واقع، روشی که حس بویایی ما به مغزمان متصل می شود، در بین حواس، منحصر به فرد است.

نحوه عملکرد حس بویایی و مغز:

مولکول‌های بو ذاتاً اطلاعات مکانی را حمل نمی‌کنند. با این حال، حیوانات در طبیعت از بوها برای جهت یابی فضایی و حافظه استفاده می‌کنند که به آنها این امکان را می‌دهد منابع ارزشمندی مانند غذا پیدا کنند.

رایحه یک ذره شیمیایی است که از طریق بینی و در پیازهای بویایی مغز شناور می شود، جایی که حس ابتدا به شکلی قابل خواندن توسط مغز پردازش می‌شود. سپس سلول‌های مغز این اطلاعات را به ناحیه کوچکی از مغز به نام آمیگدال، جایی که احساسات پردازش می‌شوند، می‌برند و در مرحله بعد به هیپوکامپ مجاور، جایی که یادگیری و شکل‌گیری حافظه انجام می‌شود، می‌رسانند. بوها تنها حس‌هایی هستند که چنین مسیر مستقیمی را به مراکز عاطفی و حافظه مغز طی می‌کنند. ونکاتش مورتی، استاد دانشگاه هاروارد، ریموند لئو اریکسون، استاد علوم زیستی و رئیس بخش زیست شناسی مولکولی و سلولی اعلام کردند: “به نظر می‌رسد بو و حافظه به دلیل آناتومی مغز بسیار به هم مرتبط هستند.”

پژوهش های اخیر بر نحوه ی عملکرد مغز با استشمام بوهای آشنا:

محققان بر روی قشر بویایی تمرکز کردند.  Zachary Mainen، محقق اصلی مرکز Champalimaud گفت: “سیستم بویایی در بین حواس، منحصر به ­فرد است. تنها قشر بویایی ارتباط مستقیم متقابلی با سیستم هیپوکامپ دارد که در حافظه و ناوبری نقش دارد.”

مطالعات نشان می‌دهد که قشر پیریفورم در واقع می تواند به ­عنوان یک آرشیو برای خاطرات طولانی مدت عمل کند. اما به دستورالعمل‌هایی از قشر اوربیتوفرونتال – یک ناحیه بالاتر مغز – نیاز دارد که نشان می‌دهد یک رویداد باید به عنوان یک حافظه بلند مدت ذخیره شود. بنابراین نه تنها مرکز بویایی مغز، مستقیماً به مرکز حافظه خود متصل می شود؛ بلکه خاطرات طولانی مدت را نیز در خود ذخیره می کند. یک بوی خوب و طولانی از  یک شیشه قدیمی عطر یا جلد کتاب‌های دست دوم تان را بو کنید. خاطراتی که به شما سرازیر می شوند یک عارضه جانبی خوشحال کننده از نحوه سیم کشی مغز شما هستند.

نورون‌های هیپوکامپ به دلیل عملکرد به ­عنوان سلول‌های مکان معروف هستند. این به این دلیل است که هر سلول در یک مکان خاص در یک محیط فعال می‌شود. این نورون‌ها با هم کل منطقه را رمزگذاری می‌کنند و به طور موثر، نقشه عصبی فضا را ایجاد می‌کنند. سلول‌های مکان هیپوکامپ، که کشف آنها در موش‌ها منجر به دریافت جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی در سال 2014 شد، به قدری قابل اعتماد هستند که دانشمندان می‌توانند به سادگی با مشاهده فعالیت‌های حیوانی بفهمند کجاست. محقق این پژوهش گفت: “ما می‌دانیم که سیستم هیپوکامپ سیگنال‌هایی را به قشر بویایی اولیه می‌فرستد. بنابراین ما مشکوک بودیم که این ناحیه مغز ممکن است چیزی بیش از تشخیص بوهای مختلف انجام دهد.”

نحوه عملکرد موش ها در ماز بویایی:

 آزمایشی بر روی نورون های بویایی برای اثبات این ایده انجام شده­ است. محققان یک ماز سفارشی برای موش‌هایی که در بویایی بسیار ماهر هستند، ساختند. آن ها موش‌ها را در چهار انتهای یک پیچ و خم به شکل علامت به علاوه(+) حرکت دادند و پاداش های معطری در این مسیر پنهان کردند. سپس، با توجه به عطر، موش ها باید بفهمند که پاداش در کجا پنهان شده­ است. محقق این پژوهش توضیح داد: “در این کار، موش‌ها باید ارتباط دقیق بوها و مکان‌ها را یاد بگیرند و به ­خاطر بسپارند.” در حالی که حیوانات در حال حل این معما بودند، محققان فعالیت نورون‌ها را در بخشی از قشر بویایی اولیه به نام قشر پیریفورم خلفی در نظر گرفتند.

مینن توضیح داد: «نورون‌ها با انتشار تکانه‌های الکتریکی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. با ثبت سیگنال‌های الکتریکی ساطع شده توسط صدها نورون منفرد در این ناحیه مغز، ما توانستیم رمزگشایی کنیم که نورون‌های خاصی به چه چیزی اهمیت می‌دهند. به عنوان مثال، این که آیا وقتی حیوان بوی خاصی را استشمام می‌کرد، نورون ها فعال می‌شدند یا زمانی که در مکان خاصی در پیچ و خم قرار داشت و نتایج ما فراتر از انتظاراتمان بود. ما پیش‌بینی کرده بودیم که برخی از نورون‌ها در اینجا ممکن است تا حدی به مکان اهمیت دهند. با این حال، با مطالعه دقیق فعالیت نورون های قشر بویایی در حالی که حیوان در پیچ و خم در حال حرکت بود، متوجه شدیم که این نورون ها نقشه کاملی از محیط را یاد گرفته­ اند.”

در واقع نورون های بویایی، نقشه­ های فضایی را رمزگذاری می­ کنند. محققان جمعیت زیادی از نورون‌ها را کشف کردند که مشابه سلول‌های مکانی هیپوکامپ، در یک مکان خاص در ماز فعال شدند. نکته جالب این است که نقشه، کل محیط را به یک اندازه پوشش نمی دهد. در عوض، تا حد زیادی به نقاط مهم رفتاری در پیچ و خم محدود می شد. جایی که حیوانات بوها را تجربه می کردند و پاداش دریافت می کردند. به نظر می‌رسد که مکان‌های مهم از طریق تجربه، آموخته شده و در نقشه کدگذاری شده‌اند. نکته قابل توجه این بود که این سلول‌ها در سیستم بویایی در زمانی که هیچ بویی وجود نداشت، حتی زمانی که موش فقط در حال قدم زدن بود و درگیر این کار نبود، در یک مکان مشخص شروع به واکنش می‌کردند.

حس بویایی و مرور خاطرات:

سوال این است که آیا اینگونه می‌توانیم خاطراتی را شکل دهیم که بوهای خاصی را با مکان‌های خاصی پیوند می‌دهند؟ در حقیقت، روشی که ما از احساسات برای درک و پاسخ به جهان استفاده می‌کنیم، شبیه نحوه استفاده حیوانات از حس بویایی است. بنابراین، دفعه بعد که به ­وسیله بوی عطر به گریه افتادید یا بعد از استشمام مقداری شیرینی خانگی، لبخندی روی لبتان نشست، می‌توانید از روشی که مغزتان اطلاعاتش را روی یک داربست باستانی سازماندهی می‌کند تشکر کرده یا سرزنش کنید.

پژوهشگران دریافتند برخی از نورون‌ها در اینجا به بو، برخی دیگر به مکان، و برخی دیگر به هر دو نوع اطلاعات به درجات مختلف پاسخ می‌دهند و همه این نورون‌های مختلف به هم مرتبط هستند. بنابراین، می‌توان حدس زد که فعال‌سازی ارتباط‌های بو-فضا می‌تواند از طریق فعالیت در این شبکه اتفاق بیفتد.

نتیجه‌گیری:

این مطالعه پنجره جدیدی را برای درک چگونگی استفاده از حواس برای ناوبری و حافظه باز می­کند. انسان‌ها بیش از بوها، به نشانه‌های بصری متکی هستند؛ اما احتمالاً نحوه­ ی به یاد آوردن جایی که بوده‌ایم و رسیدن به جایی که می‌رویم، بسیار شبیه هم است.

فاطمه جلائی زاده

منابع:

منبع1

منبع2

منبع3