آیا میشود حافظه را خورد؟ معمای کرمهایی که علوم اعصاب را به چالش کشیدند
تخیل او کافی است تا مرز علم و خیال را کمی تکان دهد. یک حیوان چیزی یاد می گیرد، سپس حیوان دیگری از بدن او تغذیه می کند. اگر تجربه فقط در مغز نباشد چه؟ اگر قسمتی از آن اثری در مولکول ها، سلول ها یا بافت های بدن به جا گذاشته باشد، آیا ممکن است چیزی از آن تجربه به موجود دیگری منتقل شود؟
در نگاه اول، این ایده بیشتر شبیه یک داستان علمی تخیلی به نظر می رسد، اما در دهه 1960 به یکی از بحث برانگیزترین بحث ها در علوم اعصاب تبدیل شد. گروهی از دانشمندان سعی کردند بفهمند حافظه دقیقاً کجا ذخیره می شود: فقط در شبکه های عصبی مغز یا در لایه عمیق تر بدن زنده؟
نقطه شروع این داستان یک کرم کوچک و شگفت انگیز به نام پلاناریا بود. موجودی ساده با توانایی بازسازی شگفت انگیزی که دانشمندان را وادار کرد یکی از اساسی ترین سوالات علم حافظه را جدی بگیرند.
یک کرم کوچک با قدرت باورنکردنی
پلاناریا کرمهای مسطح آبزی هستند. موجودات کوچک و ساده ای که شاید در نگاه اول چندان مهم به نظر نرسند. اما در پشت این ظاهر اولیه، یک ویژگی مهم پنهان است: آنها یک مغز ساده و یک سیستم عصبی واقعی دارند. همین کافی بود تا محققان حافظه به آنها توجه کنند.
اما چیزی که پلاناریا را واقعاً شگفتانگیز میکند، فقط سیستم عصبی آن نیست. نقطه قوت اصلی این کرم توانایی شگفت انگیز آن در بازسازی بدن است. اگر یک پلاناریا را از وسط نصف کنید، هر نیمه می تواند دوباره به یک کرم کامل تبدیل شود. حتی یک قطعه بسیار کوچک از بدن او می تواند در عرض چند هفته به یک موجود کامل و زنده تبدیل شود.
این توانایی عجیب محققان را به یک سوال مهم سوق داد: اگر پلاناریا قبل از بریده شدن چیزی یاد گرفته باشد، پس از بازسازی چه اتفاقی می افتد؟ آیا بدن تازه ایجاد شده هنوز آثاری از آن تجربه را در خود دارد؟ در ظاهر، این سوال در مورد یک کرم کوچک بود، اما در اعماق آن به یکی از بزرگترین معماهای علوم اعصاب مرتبط است: حافظه دقیقاً کجا ذخیره می شود؟ فقط در مغز؟ در ارتباط بین نورون ها؟ یا ممکن است اثری از آن در سلول ها، بافت ها و در سراسر بدن باقی بماند؟
آزمایشی که حافظه را از مغز بیرون کشید
در دهههای 1950 و 1960، جیمز مککانل روانشناس برای آزمایش یک سوال ساده اما عمیق به متخصصان روی آورد: آیا این کرمهای کوچک میتوانند چیزی یاد بگیرند؟ او برای انجام این آزمایش از شرطی سازی کلاسیک الهام گرفت. مک کانل بارها و بارها کرم ها را در معرض نور قرار داد و در عین حال شوک های ملایمی به آنها وارد کرد. پس از مدتی گزارش شد که پلاریارها با دیدن نور، حتی قبل از شوک، بدن خود را منقبض می کنند. انگار یاد گرفته بودند که نور یعنی خطر.
اما قسمت جنجالی ماجرا بعد از آموزش شروع شد. مک کانل کرم های آموزش دیده را برید. انتظار طبیعی این بود که حافظه، در صورت وجود، در بخشی که دارای سر و مغز ابتدایی است، باقی بماند. اما حتی نیمه بی سر نیز همان رفتار آموخته شده را پس از بازسازی نشان داد. این نتیجه، اگر درست باشد، نشان می دهد که حافظه ممکن است فقط در مغز ذخیره نشود. شاید آثاری از تجربه در سلولها، مولکولها یا حتی کل بدن باقی بماند.
اما مک کانل هنوز به عجیب ترین قسمت نرسیده بود. با خود فکر کرد که اگر واقعاً اثری از خاطره در بدن کرم باقی بماند، شاید بتوان آن را به کرم دیگری منتقل کرد. بعد از جسد پلاناریای آموزش دیده، یک ماده بیولوژیکی تهیه کرد و به پلاناریای آموزش ندیده تحویل داد.
نتایج گزارش شده شگفت آور بود. کرم هایی که این ماده را دریافت کردند، فرآیند یادگیری را از ابتدا شروع نکردند. آنها واکنش سریع تری به نور و شوک نشان دادند. اینجاست که داستان از یک آزمایش ساده روی کرم ها فراتر رفت. از این آزمایش، یک ایده جسورانه پدید آمد: شاید حافظه اثر مولکولی داشته باشد. شاید RNA یا سایر مولکول های زیستی بتوانند بخشی از تجربه را حمل کنند. در زمانی که دانشمندان تازه متوجه شده بودند که DNA و RNA می توانند اطلاعات بیولوژیکی را ذخیره کنند، این فکر کاملاً پوچ نبود.
اما علم فقط با ایده های جذاب پیشرفت نمی کند. مهم نیست که یک ادعا چقدر هیجان انگیز باشد، تا زمانی که دقیق و قابل تکرار نباشد، همچنان یک راز است. جواب قطعی نیست
ایده ای که علم را به هیجان آورد، اما نتوانست دوام بیاورد
مک کانل دانشمندی با شخصیت نمایشی بود. او می دانست چگونه یک ایده پیچیده را به یک جمله جذاب تبدیل کند. او از آینده ای صحبت کرد که شاید یک نفر بتواند با خوردن یک قرص پیانو یاد بگیرد. این حرف ها برای رسانه ها طلا بود و برای مردم هیجان زیادی. اما برای بسیاری از دانشمندان، بیش از حد دراماتیک و مشکوک به نظر می رسید.
مشکل دیگر این بود که مک کانل نتایج خود را در مجله ای منتشر کرد که حال و هوای عجیبی داشت. مجلهای به نام The Worm Runner’s Digest که ترکیبی از مقالات علمی، طنز، کاریکاتور، علمی تخیلی و نوشتههای جدی بود، اعتبار کلاسیک یک مجله سختگیرانه برای جامعه علمی را نداشت. شک و تردیدها به تدریج افزایش یافت. برخی از آزمایشگاه ها گفتند که نتایج مک کانل را تکرار کردند. اما دیگران شکست خوردند. وقتی بازتولید یک نتیجه علمی ناپایدار باشد، علم به آرامی عقب می نشیند و این همان چیزی است که اتفاق افتاد.
در دهه 1970، تب تحقیقاتی در مورد حافظه پلانی فروکش کرد. دانشمندان به سراغ مدل های دیگری رفتند. موشها، گربهها، ماهیها، حلزونهای دریایی و بعداً کرمهای شناختهشدهتری مانند سی.الگانس جایگزین پلاناریا شدند. داستان مک کانل هرگز به طور کامل تکذیب یا پذیرفته نشده است. در علم، برخی از ایده ها با یک آزمایش قطعی نمی میرند. آنها فقط به تدریج از کانون توجه خارج می شوند. در مورد حافظه پلاناریا نیز همین اتفاق افتاد. اما برخی از پازل ها دیر یا زود برمی گردند.
رازی که دوباره زنده شد
چندین دهه بعد، محققان هاروارد تصمیم گرفتند پرونده فراموش شده پلاناریا را دوباره باز کنند. سوال ساده بود، اما پاسخ میتواند نحوه درک ما از حافظه را تغییر دهد: آیا مککانل و همکارانش واقعا چیزی دیدند؟ آیا این کرم ها می توانند یاد بگیرند؟ یا آنچه در دهه 1960 حافظه نامیده می شد فقط تفسیری بیش از حد از چند حرکت مبهم بود؟
آنها سعی کردند آزمایش های قدیمی را با دقت بازسازی کنند. آنها از دستورالعمل های همان دوران کمک گرفتند، با آزمایشگاه های دیگر مشورت کردند و حتی پلاناریاها را از همان زیستگاه هایی که محققان قدیمی بازدید کرده بودند جمع آوری کردند. اما برخلاف انتظار، کرم ها یاد نگرفتند.
این فقط یک شکست ساده نبود. انواع مختلف بررسی ها و آزمایش ها بارها تکرار شد، اما هیچ واکنشی مشاهده نشد که بتوان آن را یادگیری روشن و قابل اعتماد دانست. در اینجا یک معمای جدید شکل گرفت: اگر دهها آزمایشگاه چنین رفتاری را در دهه 1960 گزارش کرده بودند، چرا همان آزمایشها امروز جواب نمیدهند؟
یکی از توضیحات جدی این است که محققان آن زمان رفتار پلاناریا را با دقت کافی تشخیص نداده اند. شاید حرکات طبیعی کرم، مانند چرخش یا حلقه زدن، با نشانه های یادگیری اشتباه گرفته شده باشد. در موجودی به این سادگی، خط بین واکنش واقعی و حرکت تصادفی می تواند بسیار نازک باشد. بنابراین، بازگشت محققان هاروارد به این پرونده فقط تکرار یک آزمایش قدیمی نبود. این یک یادآوری مهم بود که در علم، هیچ ایده هیجان انگیزی بدون آزمایش مجدد و شواهد قابل تکرار به یک پاسخ قطعی تبدیل نمی شود.
حافظه فقط در مغز نیست؟
شکست آزمایشهای جدید پلاناریار پایان ماجرا نبود. یک احتمال این بود که خود کرم ها در طول دهه ها به دلیل تغییرات ژنتیکی، آلودگی محیطی یا فشارهای محیطی تغییر کرده بودند. با این حال، بسیاری از محققین این توضیح را بعید میدانند، زیرا باید فرض کنیم که برنامهریزان در یک دوره معین توانایی یادگیری را داشتند و سپس این ویژگی را از دست دادند.
توضیح دیگر به زیست شناسی خود پلاناریا برمی گردد. شاید این موجودیت اصلاً به نوع یادگیری مورد انتظار ما وابسته نباشد. بسیاری از حیوانات یاد می گیرند که از خطر اجتناب کنند، اما پلاناریا رابطه متفاوتی با آسیب دارند. اگر بدن او آسیب ببیند یا حتی تکه تکه شود، می تواند بازسازی شود. برای چنین موجودی، خطر ممکن است همان معنایی را که برای حیوانات آسیب پذیرتر دارد، نداشته باشد.
با این حال، ایده انتقال حافظه از علم حذف نشده است. تنها با دور شدن از پلاناریا، با مدل های دقیق تری بررسی می شود. تحقیقات روی حلزون دریایی Aplysia نشان داده است که برخی از تغییرات رفتاری آموخته شده می تواند با انتقال مواد ژنتیکی بر حیوانات دیگر تأثیر بگذارد. در کرم C. elegans نیز شواهدی وجود دارد که تجربه میتواند رفتار کرمهای دیگر را از طریق مواد بیولوژیکی، RNA یا ذرات خارج سلولی تحت تأثیر قرار دهد.
یعنی شاید مک کانل کاملاً در اشتباه نبوده است. شاید این تجربه واقعاً بتواند اثری مولکولی روی بدن بگذارد. اما تفاوت علم امروزی با آزمایشات او در دقت روش، تکرارپذیری و بررسی مولکولی است. امروز، مشاهده عجیب دیگر کافی نیست. باید دقیقاً نشان داده شود که کدام مولکول، از کدام مسیر و با چه مکانیزمی رفتار را تغییر می دهد.
در نهایت، این داستان یک نکته مهم را به ما یادآوری می کند: حافظه نقش اصلی خود را در مغز و شبکه های عصبی دارد، اما بدن می تواند نوعی تجربه را نیز حفظ کند. سیستم ایمنی دارای حافظه است. سلول ها می توانند به تجربیات قبلی واکنش متفاوتی نشان دهند. حتی موجودات بی مغز نیز گاهی بر اساس تجربه رفتار خود را تغییر می دهند. بنابراین شاید سوال دقیقتر این نباشد که حافظه کجاست. سوال مهمتر این است: تجربه در هر سطح بیولوژیکی، از مولکول گرفته تا مغز، چگونه در بدن ثبت می شود؟
منبع: دیجیاتو
