مغز چگونه بین خاطره و ادراک تمایز قائل می‌شود؟

حافظه و ادراک تجربیات کاملاً متمایزی به‌نظر می‌رسند و قبلاً عصب‌شناسان مطمئن بودند که مغز به شیوه‌ی متفاوتی آن‌ها را تولید می‌کند. اما در دهه ۱۹۹۰، مطالعات تصویربرداری عصبی نشان داد بخش‌هایی از مغز که تصور می‌شد فقط در جریان ادراک حسی فعال باشند، در جریان یادآوری خاطرات نیز فعال هستند. سام لینگ، دانشیار علوم اعصاب دانشگاه بوستون می‌گوید: «این سؤال ایجاد شد که آیا بازنمایی حافظه واقعاً با بازنمایی ادراکی فرق دارد.» به‌عنوان مثال، آیا خاطره ما از جنگلی زیبا می‌تواند فقط بازآفرینی فعالیت عصبی باشد که قبلاً ما را قادر به دیدن آن منظره کرده است؟»

حتی اگر تشابه عصبی قوی بین خاطرات و تجربیات وجود داشته باشد، می‌دانیم که آن‌ها نمی‌توانند دقیقاً یکی باشند. سرا فاویلا، دانشمند فوق دکترا در دانشگاه کلمبیا و نویسنده ارشد مطالعه اخیری که در مجله‌ی Nature Communications منتشر شد، می‌گوید: «مردم آن‌ها را اشتباه نمی‌گیرند.» کار گروه او نشان داده است که در سطح عصبی، خاطرات و ادراکات به شکل متفاوتی گردآوری می‌شوند.

وقتی به دنیای پیرامون خود نگاه می‌کنیم، اطلاعات بصری درمورد آن ازطریق گیرنده‌های نوری شبکیه به قشر بینایی می‌رسد و در آن‌جا در گروه‌های مختلف نورون‌ها پردازش می‌شود. هر گروه از نورون‌ها سطح جدیدی از پیچیدگی را به تصویر اضافه می‌کند: نقاط ساده‌ی نور به خطوط و لبه‌ها و سپس به اشکال و درنهایت به صحنه‌های کاملی تبدیل می‌شوند که آن‌چه را می‌بینیم، در ذهن ما ایجاد می‌کنند.

به گزارش وایرد، پژوهشگران در مطالعه جدید خود روی یکی از ویژگی‌های پردازش بصری تمرکز کردند که در گروه‌های اولیه نورون‌ها بسیار مهم است: محل قرار گرفتن اجسام در فضا.

پیکسل‌ها و خطوط تشکیل‌دهنده تصویر باید در مکان صحیح قرار گیرند وگرنه مغز شکلی نامشخص و آشفته از آنچه را که می‌بینیم، ایجاد می‌کند.

پژوهشگران به شرکت‌کنندگان آموزش دادند تا موقعیت چهار الگوی مختلف را در پس‌زمینه‌ای که شبیه تخته دارت بود، به خاطر بسپارند. هر الگو در مکان خاصی روی تخته قرار گرفته بود و با رنگی در مرکز تخته در ارتباط بود.

شرکت‌کنندگان مورد آزمایش قرار گرفتند تا اطمینان حاصل شود که اطلاعات را به درستی به ذهن سپرده‌اند. برای مثال، اگر نقطه سبز را می‌دیدند، می‌دانستند که شکل ستاره در سمت چپ آن قرار می‌گیرد. سپس همان‌طور که شرکت‌کنندگان مکان الگوها را درک می‌کردند و به خاطر می‌سپردند، پژوهشگران فعالیت مغز آن‌ها را ثبت کردند.

اسکن‌های مغز به پژوهشگران این امکان را داد تا دریابند که نورون‌ها چگونه جای شیء را ثبت می‌کنند و چگونه بعداً آن را به خاطر می‌آورند. هر نورون به یک فضا یا «میدان تأثیر» در میدان بینایی مثلا به گوشه پایین سمت چپ توجه می‌کند و فقط زمانی شلیک می‌شود که چیزی را در آن نقطه کوچک قرار دهید. نورون‌هایی که برای نقطه‌ی خاصی در فضا تنظیم شده‌اند، معمولاً در کنار هم جمع شده‌اند و تشخیص فعالیت آن‌ها در اسکن‌های مغز آسان است.

مطالعات قبلی درمورد ادراک بصری نشان داده بود نورون‌هایی که در مراحل اولیه و پایین‌تر پردازش قرار دارند، میدان‌ تاثیر کوچکی دارند و نورون‌ها در سطوح بالاتر میدان تأثیر بزرگ‌تری دارند. این امر منطقی به‌نظر می‌رسد، زیرا نورون‌های سطح بالاتر سیگنال‌ها را از تعداد زیادی نورون سطح پایین جمع‌آوری می‌کنند و اطلاعات را از بخش وسیع‌تری از میدان بینایی دریافت می‌کنند.

اما میدان تأثیر بزرگ‌تر همچنین به معنای ادراک فضایی پایین‌تر است و اثری مانند قرار دادن لکه بزرگی از جوهر روی آمریکای شمالی برای نشان دادن نیوجرسی روی نقشه تولید می‌کند. درواقع، پردازش بصری در جریان ادراک، مسئله تبدیل‌کردن نقاط ریز به لکه‌های بزرگ‌تر تارتر اما معنادارتر است.

اما زمانی که فاویلا و همکارانش چگونه بازنمایی ادراک و خاطره را در نواحی مختلف قشر بینایی بررسی کردند، تفاوت‌های عمده‌ای پیدا کردند.

همان‌طور که شرکت‌کنندگان تصاویر را به خاطر می‌آوردند، میدان‌های تأثیر در بالاترین سطح پردازش بصری همان اندازه‌ای بودند که در طول ادراک بودند. اگرچه میدان‌های تأثیر در سطوح دیگر نیز در همان اندازه باقی ماندند. تصویر به خاطر آورده‌شده در هر مرحله لکه‌ای بزرگ و تار بود. این امر نشان می‌دهد که وقتی خاطره‌ی مربوط به یک تصویر ذخیره می‌شد، فقط بازنمایی مربوط به بالاترین سطح در آن حفظ می‌شد. وقتی آن خاطره دوباره تجربه می‌شد، تمام نواحی قشربینایی فعال می‌شدند اما فعالیت آن‌ها مبتنی‌بر آن نسخه‌ی کمتر دقیق به‌عنوان ورودی بود.

بنابراین، بسته به اینکه اطلاعات از شبکیه چشم یا از جایی که خاطرت در آن ذخیره می‌شوند می‌آیند، مغز به شیوه متفاوتی آن‌ها را پردازش می‌کند. آدام استیل، پژوهشگر فوق دکترا در کالج دارتموث گفت: «یکی از جنبه‌های جذاب این مطالعه آن بود که پژوهشگران به‌جای اینکه بر گزارش خود فرد درمورد چیزی که می‌بیند، تکیه کنند، موفق شدند اطلاعات مرتبط با خاطره را مستقیماً از مغز بخوانند. به نظر من، کار تجربی آن‌ها واقعا برجسته است.»

اما چرا خاطرات به این روش تار به خاطر آورده می‌شوند؟ پژوهشگران برای پی بردن به این موضوع مدلی از قشر بینایی را ایجاد کردند که دارای سطوح مختلف نورون‌ها با میدان‌های تأثیری بود که اندازه آن به‌تدریج بزرگ‌تر می‌شد. آن‌ها سپس با ارسال سیگنالی در سطوح نورون‌ها به شکل معکوس، به خاطر آوردن خاطره را شبیه‌سازی کردند. همان‌طور که در اسکن‌های مغز دیده شد، تاری فضایی که در سطح نورون‌های با بزرگ‌ترین میدان تأثیر وجود داشت، در بقیه سطوح نورون‌ها هم دیده می‌شد. فاویلا گفت تصویر به خاطر آورده‌شده به خاطر ماهیت سلسله مراتبی سیستم بینایی به این شکل ایجاد می‌شود.

یکی از تئوری‌ها در این‌باره که چرا سیستم بینایی به شکل سلسله‌مراتبی است، این است که چنین ساختاری به تشخیص اجسام کمک می‌کند. اگر میدان‌های تأثیر کوچک بود، مغز می‌بایست برای ایجاد تصویری از آنچه چشم می‌دید، اطلاعات بیشتری را با هم ترکیب می‌کرد. این امر می‌توانست تشخیص اجسام بزرگی مانند برج ایفل را دشوار کند. تصویر تار از یک خاطره ممکن است نتیجه‌ی داشتن سیستمی باشد که برای مواردی مانند تشخیص اشیاء بهینه شده است.

توماس ناسلاریس، دانشیار دانشگاه مینه‌سوتا گفت: «اما مشخص نیست که آیا این ویژگی یا اشکال است؟» ناسلاریس در مطالعه جدید مشارکت نداشت، اما در مطالعه‌ای که سال ۲۰۲۰ منتشر شد، به نتیجه مشابه دست پیدا کرد که در سطح مغز، ادراک و حافظه بسیار متفاوت هستند. او با این ایده موافق است که این تفاوت سودمند است و شاید به تمایز ادراک از خاطره کمک می‌کند. او گفت: «کسی که تصویرسازی ذهنیش پر از جزئیات باشد و دقتِ صحنه واقعی را داشته باشد، به سادگی می‌تواند سردرگم شود.»

تاری همچنین به جلوگیری از ذخیره اطلاعات غیرضروری کمک می‌کند. به‌گفته‌ی فاویلا، شاید نکته مهم این نباشد که به خاطر بیاوریم که هریک از پیکسل‌ها در کجای میدان دید قرار می‌گیرند، بلکه این باشد که پیکسل‌ها به یک عضو خانواده یا دوست تعلق دارند. ناسلاریس گفت: «این‌طور نیست که سیستم بصری قادر به ایجاد تصاویر بسیار واضح و دقیق نباشد. برای مثال، وقتی افراد در حالت هیپناگوژیک بین خواب و بیداری قرار دارند، تصاویر بصری بسیار واضحی را گزارش کرده‌اند. مغز فقط تمایل ندارد این کار را در ساعات بیداری انجام دهد.»

فاویلا و تیم او امیدوارند بررسی کنند که آیا پردازش مشابهی در سایر جنبه‌های حافظه بصری مانند شکل یا رنگ اتفاق می‌افتد. آن‌ها خصوصا مشتاق بررسی این موضوع هستند که تفاوت‌ها در ادراک و خاطره، چگونه رفتارها را هدایت می‌کند. به‌گفته‌ی فاویلا: «ادراک و حافظه متفاوت هستند. تجربه ما از آن‌ها متفاوت است و تعیین تفاوت‌های آن‌ها برای درک نحوه بیان حافظه مهم است.»