مغز انسان شبکه پیچیده ای از میلیاردها سلول عصبی یا نورون(neuron) است. نورون ها از طریق نواحی خاصی که سیناپس نامیده می‌شود، با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند. در سیناپس‌ها اطلاعات از طریق موادی به نام مولکوهای پیام‌رسان از یک نورون به نورون دیگر منتقل می‌شوند. برخی از پژوهشگران بر این باور هستند که اطلاعات در مغز از طریق تقویت سیناپس‌های موجود و یا تشکیل سیناپس‌های جدید ذخیره می‌شوند. اگر سیناپس را واحد ذخیره اطلاعات در مغز در نظر بگیریم، چه میزان اطلاعات از طریق یک سیناپس می‌تواند ذخیره شود؟
برای اینکه ظرفیت ذخیره‌سازی اطلاعات در مغز را بهتر درک کنیم، میتوانیم مغز را با کامپیوتر مقایسه کنیم. می‌دانیم که کوچکترین واحد حافظه در کامپیوتر یک «بیت» است که تنها دو مقدار صفر یا یک را می‌توان در آن ذخیره کرد. این در حالیست که بر اساس یافته‌های پژوهشگرانِ موسسه سالک، هر سیناپس توانایی ذخیره اطلاعات به ۲۶ حالت مختلف را دارد.
به عبارت دیگر هر سیناپس معادل ۴٫۷ بیت داده را می‌تواند در خود ذخیره کند. به این ترتیب آن ها تخمین زده‌اند که مغز انسان توانایی ذخیره هزار ترابایت داده را دارد (۱)، چیزی درحدود ۲۰۰۰ برابر حافظه یک کامپیوتر خانگی یا میزان حافظه‌ای که برای ذخیره ۵۰۰ هزار ساعت فیلم با کیفیت بالا نیاز است!
باز‌سازی کامیپوتری محل تشکیل سیناپس‌ها در‌‌هامن هیپوکمپوس مغز (نواحی قرمز رنگ) به محققان موسسه سالک کمک کرد حجم اطلاعاتی که مغز می‌تواند ذخیره کند را تخمین بزنند.
اما اطلاعات مربوط به وقایع مختلف چگونه به صورت مجزا در مغز ذخیره می‌شوند؟ یکی از نظریه‌های مطرح در این زمینه که اولین بار در اوایل قرن بیستم ارائه شد، نظریه «رد عصبی» (Engram Theory) می‌باشد. بر اساس این نظریه، برای به خاطر سپردن هر رویدادی، شبکه خاصی از نورون ها فعال می‌شوند و اطلاعات مربوط به جزییات مختلف آن رویداد، مانند مکان و زمانی که رویداد رخ داده است، افراد و یا اشیائی که در زمان اتفاق رویداد حضور داشتند و غیره را ذخیره می‌کنند.
حال اگر یکی از جزییات آن رویداد دوباره اتفاق بیفتد، مانند استشمام کردن یک بو، شنیدن یک صدا یا دیدن یک تصویر، کل شبکه سلولی دخیل در شکل گیری حافظه مربوط به آن رویداد فعال می‌گردد و در نتیجه ما میتوانیم کل رویداد را به خاطر بیاوریم. البته اطلاعات به صورت رندوم در شبکه‌های سلولی مختلف در مغز ذخیره نشده‌اند بلکه نواحی خاصی از مغز هستند که وظیفه اصلی ذخیره‌سازی اطلاعات را به عهده دارند.
به عنوان مثال، “هیپوکمپوس” (Hippocampus)، یکی از مهم‌ترین مراکز شکل‌گیری حافظه کوتاه مدت در مغز است. جالب است بدانید که در اوسط قرن بیستم یک جراح مغز و اعصاب برای درمان تشنج ، بخش‌هایی از مغز بیمار خود از جمله هیپوکمپوس و نواحی اطراف آن را از مغز خارج کرد. با این جراحی، بیمار از تشنج نجات یافت اما دیگر قادر به تشکیل حافظه جدید نبود و نمی‌تواست هیچ کدام از وقایعی که در فاصله یک سال پیش از جراحی اتفاق افتاده بودند را به خاطر بیاورد. اما انواع دیگری از حافظه از جمله حافظه مربوط به فعالیت‌های فیزیکی مانند نحوه دوچرخه سواری کردن، آسیبی ندیده بودند (۲). شواهدی از این دست در طی سالیان نشان دادند که نه تنها نواحی خاصی از مغز در شکل گیری حافظه نقش دارند، بلکه نوع حافظه‌ای که در قسمت‌های مختلف مغز شکل می‌گیرد با یکدیگر متفاوت هستند.
در سال ۲۰۱۳، پروفسور تونگاوا و گروهش در موسسه فناوری ماساچوست، آزمایش جالبی را برای اثبات نظریه رد عصبی انجام دادند(۳). همان طور که گفته شد، بر اساس این نظریه، نورون‌هایی که هم‌زمان در هنگام اتفاق یک رویداد فعال می شوند، با یکدیگر ارتباط برقرار کرده و اطلاعات مربوط به جزییات مختلف رویداد را ذخیره می‌کنند. آزمایشی که گروه پروفسور تونگاوا طراحی کرده بودند این بود که ابتدا موش‌هایی را در یک محیط جدید، محیط “الف”، قرار دادند و به موش‌ها اجازه دادند در این محیط حرکت کنند و کاملا محیط را به خاطر بسپارند.
آن‌ها از یک تکنیک پیشرفته مولکولی استفاده کردند تا شبکه سلولی‌ای که مسئول به خاطر سپردن محیط “الف” بود را شناسایی کنند. روز بعد، آن‌ها موش ها را در یک محیط جدید دیگر، محیط “ب” قراد دادند. در این محیط آن‌ها به پای موش‌ها شوک الکتریکی وارد کردند و هم‌زمان با شوک الکتریکی، با استفاده از یک تکنولوژی پیشرفته مولکولی (۴)، نورون‌هایی را که اطلاعات مربوط به محیط “الف” را ذخیره کرده بودند، به صورت مصنوعی فعال کردند.
به این ترتیب موش‌ها در هنگام تجربه یک رویداد ناخوشایند در زمان حال(دریافت شوک الکتریکی)، “خاطره” اتفاقی که در گذشته رخ داده (بودن در محیط «الف») را هم به یاد آوردند. در روزهای بعد، آن‌ها وقتی موش‌ها را در محیط “ب” قرار می‌دادند، مشاهده می‌کردند که موش‌ها نسبت به محیط «ب» شرطی شده بودند. به عبارت دیگر، محیط «ب» برای آن‌ها خاطره شوک الکتریکی را تداعی می‌کرد، در نتیجه موش‌ها می‌ترسیدند و بدون حرکت می‌ایستادند. قسمت جالب آزمایش اینجا بود که آن‌ها مشاهده کردند موش‌ها با قرار گرفتن در محیط «الف» هم خاطره شوک الکتریکی را به یاد آورده و واکنش ترس نشان می‌دادند. این در حالیست که آن‌ها هرگز در محیط «الف» شوک التریکی دریافت نکرده بودند. به این ترتیب گروه تونگاوا توانسته بودند خاطره رویدادی را که هرگز اتفاق نیفتاده بود در مغز موش‌ها به وجود بیاورند.
گروه تونگاوا توانستند سلول‌هایی که مسئول شکل گیری حافظه در قسمت هیپوکمپوس مغز موش هستند را شناسایی کنند (سلول‌های قرمز در تصویر). آن‌ها با فعال کردن مصنوعی این سلول‌ها در هنگام کسب یک تجربه جدید توانستند یک حافظه دروغین در مغز موش به وجود بیاورند.
این تحقیقات و مطالعات مشابهی که بعد از آن انجام شدند علاوه بر تایید نظریه رد عصبی، یک یافته مهم دیگری را هم ارائه می‌دهند و آن توانایی مغز برای تغییر خاطره مربوط به گذشته با استفاده از اطلاعات جدیدی است که به مغز وارد می‌شود، به شرطی که دریافت اطلاعات جدید هم زمان با به یادآوردن خاطره مربوط به گذشته باشد. این «هم زمانی» در آزمایش بر روی حیوانات به صورت مصنوعی هماهنگ می‌شود.
اما خیلی دور از ذهن نیست که چنین اتفاقی برای انسان‌ها به صورت طبیعی رخ دهد. پژوهشگران بر این باور هستند که با توجه به ظرفیت بالای مغز انسان برای بازنگری اطلاعات از طریق فرآیند‌هایی مانند «تخیل» و «رویا»، این امکان وجود دارد که اطلاعات ورودی جدید به مغز بتوانند «خاطره» مربوط به رویدادی در گذشته را تغییر دهند (۵). با توجه به اینکه چنین فرآیندی می‌تواند کاملا به صورت ناخودآگاه صورت بگیرد، حال شما بگویید ” چقدر میتوانیم به حافظه خود اعتماد کنیم؟!»
