علوم اعصاب شناختی: زیست شناسی ذهن؛ رابطه خواب، استرس و حافظه

دعای مطالعه [ نمایش ]
بِسْمِ الله الرَّحْمنِ الرَّحیمِ
اَللّهُمَّ اَخْرِجْنى مِنْ ظُلُماتِ الْوَهْمِ
خدایا مرا بیرون آور از تاریکىهاى وهم،
وَ اَکْرِمْنى بِنُورِ الْفَهْمِ
و به نور فهم گرامى ام بدار،
اَللّهُمَّ افْتَحْ عَلَیْنا اَبْوابَ رَحْمَتِکَ
خدایا درهاى رحمتت را به روى ما بگشا،
وَانْشُرْ عَلَیْنا خَزائِنَ عُلُومِکَ بِرَحْمَتِکَ یا اَرْحَمَ الرّاحِمینَ
و خزانههاى علومت را بر ما باز کن به امید رحمتت اى مهربانترین مهربانان.
۹.۶ Memory Consolidation
۹.۶ تثبیت حافظه
Consolidation is the process that stabilizes a memory over time after it is first acquired. It was first proposed by Marcus Fabius Quintilianus, a first-century Roman teacher of rhetoric, who stated,
تثبیت فرآیندی است که یک حافظه را پس از این که نخستین بار کسب شد در طول زمان پایا میکند. اولین بار در قرن اول توسط مارکوس فابیوس کوئینتیلیانوس، معلم فصاحت و بلاغت رومی پیشنهاد شد، که اظهار داشت:
[It] is a curious fact, of which the reason is not obvi- ous, that the interval of a single night will greatly increase the strength of the memory…. Whatever the cause, things which could not be recalled on the spot are easily coordinated the next day, and time itself, which is generally accounted one of the causes of forgetfulness, actually serves to strengthen the memory. (quoted in Walker, 2009)
[این] حقیقت عجیبی است که دلیل آن روشن نیست، این که فاصله یک شب، قدرت حافظه را به شدت افزایش میدهد… علت هر چه باشد، چیزهایی که درجا نمیتوان به خاطر آورد. روز بعد به راحتی هماهنگ میشوند و خود زمان که به طور کلی یکی از علل فراموشی به حساب میآید، در واقع به تقویت حافظه کمک میکند. (به نقل از واکر، ۲۰۰۹)
Consolidation processes occur at the cellular level, as well as at the system level. We discuss cellular consolidation, also known as synaptic consolidation, in Section 9.7. Here we discuss the two main system consolidation theories, which differ in the role of the hippocampus.
فرآیندهای تثبیت در سطح سلولی و همچنین در سطح سیستم رخ میدهد. ما در بخش ۹.۷ در مورد تثبیت سلولی، که به عنوان تثبیت سیناپسی نیز شناخته میشود، بحث میکنیم. در اینجا ما دو نظریه اصلی تثبیت سیستم را مورد بحث قرار میدهیم که در نقش هیپوکامپ متفاوت است.
Consolidation and the Hippocampus
تثبیت و هیپوکامپ
Earlier we discussed Ribot’s law, which proposes that retrograde amnesia tends to be greatest for the most recent events, though in severe cases it can encompass almost the entire previous life span. Ribot was describing a theory of system consolidation with a temporal gradient. One line of evidence supporting a system with a temporal consolidation gradient comes from patients who have undergone electroconvulsive therapy (ECT) to treat psychological disorders.
قبلاً قانون Ribot را مورد بحث قرار دادیم، که پیشنهاد میکند فراموشی رتروگراد برای رویدادهای اخیر بیشتر است، اگرچه در موارد شدید میتواند تقریباً کل طول عمر قبلی را در بر گیرد. ریبات در حال توصیف یک نظریه تثبیت سیستم با یک گرادیان زمانی بود. یکی از شواهدی که از سیستمی با گرادیان تثبیت زمانی پشتیبانی میکند، از بیمارانی حاصل شده که تحت درمان با الکتروشوک (ECT) برای درمان اختلالات روانی قرار گرفته اند.
In ECT, an electrical current is passed through the brain by electrodes placed on the scalp-a useful treatment for conditions such as severe depression. This procedure can result in a retrograde amnesia that is more likely to affect items that were learned close to the time of the treatment (Figure 9.38). A similar phenomenon is observed with severe head trauma that results in a closed head injury. Retrograde amnesia is more likely for recent events, and even as the amnesia fades over time, the most recent events are affected for the longest time— sometimes permanently. The items that are lost appear to be those that have undergone an initial consolidation process but have not yet completed a slower permanent consolidation process. Those that have undergone the latter are more likely to be remembered.
در ECT، یک جریان الکتریکی توسط الکترودهایی که روی پوست سر قرار میگیرند از مغز عبور میکند که یک درمان مفید برای شرایطی مانند افسردگی شدید است. این روش میتواند منجر به فراموشی رتروگراد شود که به احتمال زیاد بر مواردی که نزدیک به زمان درمان آموخته شده اند تأثیر میگذارد (شکل ۹.۳۸). پدیده مشابهی با ضربه شدید سر که منجر به آسیب سر بسته میشود مشاهده میشود. فراموشی رتروگراد برای رویدادهای اخیر بیشتر محتمل است، و حتی با محو شدن فراموشی در طول زمان، رویدادهای اخیر برای طولانیترین زمان و گاهی اوقات به طور دائم، تحت تأثیر قرار میگیرند. به نظر میرسد مواردی که از بین میروند، مواردی هستند که تحت یک فرآیند تثبیت اولیه قرار گرفته اند، اما هنوز روند تثبیت دائمی کندتر را تکمیل نکرده اند. کسانی که مورد دوم را پشت سر گذاشته اند، بیشتر به یاد میآیند.
As we learned from H.M., the medial temporal lobes, particularly the hippocampi, are essential for the early consolidation and initial storage of information for episodic and semantic memories. The mechanisms of the slower consolidation process, however, remain more controversial. There are two main theories. The standard consolidation theory, proposed by Larry Squire and his colleagues, considers the neocortex to be crucial for the storage of fully consolidated long-term memories, whereas the hippocampus plays only a temporary role.
همانطور که از H.M آموختیم، لوبهای گیجگاهی میانی، به ویژه هیپوکامپی، برای تثبیت اولیه و ذخیره اولیه اطلاعات برای حافظههای اپیزودیک و معنایی ضروری هستند. با این حال، مکانیسمهای فرآیند تثبیت کندتر بحثبرانگیزتر است. دو نظریه اصلی وجود دارد. نظریه تثبیت استاندارد، که توسط لری اسکوایر و همکارانش ارائه شده است، نئوکورتکس را برای ذخیره خاطرات بلندمدت کاملاً تثبیت شده حیاتی میداند، در حالی که هیپوکامپ فقط نقشی موقتی ایفا میکند.
FIGURE 9.38 Effects of electroconvulsive therapy (ECT) on memory performance.
شکل ۹.۳۸ اثرات الکتروشوک درمانی (ECT) بر عملکرد حافظه.
After electroconvulsive therapy, patients show a temporally graded retrograde memory loss, suggesting that memory changes for a long time after initial learning. Some material is forgotten, and the material that remains becomes more resistant to disruption.
پس از الکتروشوک درمانی، بیماران، وابسته به زمان، فراموشی رتروگراد درجهبندی شدهای را نشان میدهند که نشان میدهد حافظه برای مدت طولانی پس از یادگیری اولیه تغییر میکند. برخی از اطلاعات فراموش میشوند و اطلاعات باقی مانده در برابر اختلال مقاوم تر میشوند.
In this view, to form a memory, the representations of an event that are distributed throughout the cortex come together in the medial temporal lobe, where the hippocampus binds them. Then, through some sort of interaction between the medial temporal lobe and the neocortex, the ability to retrieve the bound information is slowly transferred to the neocortex. Consolidation occurs after repeated reactivation of the memory creates direct connections within the cortex itself between the various representations so that it no longer requires the hippocampus as the middleman to bind them.
در این دیدگاه، برای تشکیل یک حافظه، بازنمایی یک رویداد که در سراسر قشر پراکنده شده است، در لوب گیجگاهی میانی، جایی که هیپوکامپ آنها را به هم متصل میکند، گرد هم میآیند. سپس، از طریق نوعی تعامل بین لوب تمپورال میانی و نئوکورتکس، توانایی بازیابی اطلاعات محدود شده به آرامی به نئوکورتکس منتقل میشود. تثبیت پس از فعال سازی مجدد مکرر حافظه رخ میدهد و اتصالات مستقیمی را در خود قشر بین بازنماییهای مختلف ایجاد میکند به طوری که دیگر نیازی به هیپوکامپ به عنوان واسطه برای اتصال آنها ندارد.
This process takes place when an individual is either awake or asleep, and it eventually makes the memory independent of the hippocampus. The standard consoli- dation theory proposes that the same process is involved for both episodic and semantic memories. Although it can explain why retrograde amnesia has a temporal gradient (some memories just hadn’t completed the consolidation process before damage occurred), it doesn’t explain why some people who have amnesia due to hippocampal damage have good long-term memory and others have severe loss.
این فرآیند زمانی اتفاق میافتد که فرد بیدار یا خواب باشد و در نهایت حافظه را از هیپوکامپ مستقل میکند. نظریه تثبیت استاندارد پیشنهاد میکند که فرآیند یکسانی برای حافظههای اپیزودیک و معنایی درگیر است. اگرچه میتواند توضیح دهد که چرا فراموشی رتروگراد دارای یک گرادیان زمانی است (برخی از حافظهها قبل از وقوع آسیب، فرآیند تثبیت را کامل نکرده بودند)، توضیح نمیدهد که چرا برخی از افرادی که فراموشی ناشی از آسیب هیپوکامپ دارند حافظه بلندمدت خوبی دارند و برخی دیگر از دست دادن شدید دارند.
An alternative model, the multiple trace theory, proposed by Lynn Nadel and Morris Moscovitch (1997), suggests that the long-term stores for semantic information rely solely on the neocortex, while episodic memory, consolidated or not, continues to rely on the hippocampus for retrieval. In this formulation, a new memory trace, composed of a combination of attributes, is set down in the hippocampus every time an episodic memory is retrieved: The more times a memory is retrieved, the more traces are set down. Remote events that have been retrieved more often have more hippocampal traces and are more resistant to partial hippocampal damage simply because of their number. The traces are not exactly alike; they may differ in attributes. Slowly, the common elements of the traces are extracted into “gist” information and then stored as semantic memory elsewhere in the cortex.
یک مدل جایگزین، نظریه ردیابی چندگانه، که توسط لین نادل و موریس مسکوویچ (۱۹۹۷) ارائه شد، پیشنهاد میکند که ذخیرههای بلندمدت اطلاعات معنایی صرفاً به نئوکورتکس متکی هستند، در حالی که حافظه اپیزودیک، ادغام شده یا نشده، همچنان برای بازیابی به هیپوکامپ متکی است. در این فرمولبندی، هر بار که یک خاطره اپیزودیک بازیابی میشود، یک ردی از حافظه جدید، متشکل از ترکیبی از ویژگیها، در هیپوکامپ ثبت میشود: هر چه تعداد دفعات بازیابی یک خاطره بیشتر باشد، ردپای بیشتری ثبت میشود. رویدادهای دورافتادهای که بیشتر بازیابی شدهاند، آثار هیپوکامپ بیشتری دارند و صرفاً به دلیل تعدادشان، در برابر آسیب جزئی هیپوکامپ مقاومتر هستند. آثار دقیقاً شبیه هم نیستند. آنها ممکن است در ویژگیها متفاوت باشند. به آهستگی، عناصر مشترک ردیابیها به اطلاعات «مهم» خلاصه میشوند و سپس به عنوان حافظه معنایی در جای دیگری از قشر ذخیره میشوند.
This theory suggests that episodic memories degrade over time and are slowly converted into semantic mem- ory. It predicts that partial hippocampal damage would partially affect episodic memory, but complete damage would completely destroy it. Both models have some supporting evidence, advocates, and critics.
این نظریه نشان میدهد که حافظههای اپیزودیک در طول زمان تنزل مییابد و به آرامی به حافظه معنایی تبدیل میشود. پیشبینی میکند که آسیب جزئی هیپوکامپ تا حدی بر حافظه اپیزودیک تأثیر میگذارد، اما آسیب کامل آن را کاملاً از بین میبرد. هر دو مدل شواهد، مدافعان و منتقدانی دارند.
Sleep and Memory Consolidation
خواب و تثبیت حافظه
Evidence suggests that sleep plays a crucial role in memory consolidation after learning. Researchers studying the relationship between sleep and memory in the rat used multi-electrode methods to record from place cells in the rat hippocampus, which fire when an animal is in a specific place in its environment in relation to a landmark cue (see Section 9.4). They found that the place cells that fired together during the learning of spatial behavioral tasks were more likely to fire together during postlearning sleep than they had been before the task was learned, indicating that the neurons might be “replaying” the learned tasks during sleep (M. A. Wilson & McNaughton, 1994).
شواهد نشان میدهد که خواب نقش مهمی در تثبیت حافظه پس از یادگیری دارد. محققانی که در حال مطالعه رابطه بین خواب و حافظه در موش صحرایی بودند از روشهای چند الکترودی برای ثبت از سلولهای مکانی در هیپوکامپ موش استفاده کردند. این سلولها وقتی حیوان در یک مکان خاص در محیط خود قرار میگیرد در ارتباط با یک نشانه برجسته، شلیک میکند (به بخش ۹.۴ مراجعه کنید). آنها دریافتند که سلولهای مکانی که در طول یادگیری وظایف رفتاری فضایی با هم شلیک میکنند، در طول خواب پس از یادگیری بیشتر از قبل از یادگیری تکلیف با هم شلیک میکنند، و این نشان میدهد که ممکن است نورونها در طول خواب در حال «بازپخش» تکالیف آموختهشده باشند. (ام. آ. ویلسون مکناتون، ۱۹۹۴).
Further studies of a similar nature have shown that during NREM (non-rapid eye movement) sleep (discussed in Chapter 14), hippocampal cells tended not only to replay the spatial sequence that had been activated during learning, but to do so in the same temporal sequence of neuronal firing as during learning. These studies suggest that the hippocampus helps consolidate memory by “replaying” the neuronal firing of the spatial and temporal patterns that were first activated during awake learning. Replay activity has also been found in the prefrontal cortex and ventral striatum, possibly indicating the integration of new memories in the cortex (Pennartz et al., 2004; Peyrache et al., 2009). Replay of this type is not, however, limited to sleep.
مطالعات بیشتر با ماهیت مشابه نشان داده است که در طول خواب NREM (حرکت غیر سریع چشم) (که در فصل ۱۴ بحث شد)، سلولهای هیپوکامپ نه تنها تمایل به پخش مجدد توالی فضایی که در حین یادگیری فعال شده بود را داشتند، بلکه این کار را در همان دنباله زمانی شلیک عصبی مانند هنگام یادگیری انجام میدادند. این مطالعات نشان میدهد که هیپوکامپ با “بازپخش” شلیک عصبی الگوهای مکانی و زمانی که برای اولین بار در طول یادگیری بیدار فعال شده اند، به تحکیم حافظه کمک میکند. فعالیت بازپخش در قشر پیشپیشانی و مخطط شکمی نیز یافت شده است که احتمالاً نشان دهنده ادغام خاطرات جدید در قشر است (پنارتز و همکاران، ۲۰۰۴; پیراش و همکاران، ۲۰۰۹). با این حال، بازپخش از این نوع، محدود به خواب نیست.
Foster and Wilson (2006) reported that sequential replay also takes place in the rat hippocampus when the animal is awake, just after the rat experiences a pattern of spatial activity (eg, running in a maze). Interestingly, replay during awake periods has the unusual property of taking place in the reverse temporal order of the original experience. One hypothesis is that this sort of awake replay of neural activity represents a basic mechanism for learning and memory.
فاستر و ویلسون (۲۰۰۶) گزارش کردند که بازپخش نیز در هیپوکامپ موش زمانی که حیوان بیدار است، درست پس از اینکه موش یک الگوی فعالیت فضایی (مثلاً دویدن در ماز) را تجربه کرد، انجام میشود. جالب توجه است، بازپخش در دورههای بیداری دارای خاصیت غیرمعمولی است که به ترتیب زمانی معکوس تجربه اصلی انجام میشود. یک فرضیه این است که این نوع بازپخش بیدار فعالیت عصبی یک مکانیسم اساسی برای یادگیری و حافظه است.
Thus, two mechanisms are involved in replaying an activity: the reverse-order awake replay of neural activity, and the sleep-related replay in which activity is replayed in the same temporal order as it was experienced. Something about the forward replay during sleep is apparently related to memory consolidation. But the reverse-order awake replay must be doing something different. Foster and Wilson propose that it reflects a mechanism that permits recently experienced events to be compared to their “memory trace” and may, potentially, reinforce learning.
بنابراین، دو مکانیسم در بازپخش یک فعالیت دخیل هستند: بازپخش بیدار با ترتیب معکوس فعالیت عصبی، و بازپخش مرتبط با خواب که در آن فعالیت به همان ترتیب زمانی که تجربه شده است، تکرار میشود. چیزی در مورد بازپخش رو به جلو در طول خواب ظاهراً به تثبیت حافظه مربوط میشود. اما بازپخش بیدار با ترتیب معکوس باید کار متفاوتی انجام دهد. فاستر و ویلسون پیشنهاد میکنند که مکانیسمیرا منعکس میکند که اجازه میدهد رویدادهای اخیرا تجربه شده با «ردیابی حافظه» آنها مقایسه شود و ممکن است به طور بالقوه یادگیری را تقویت کند.
Is it possible to learn while sleeping? John Rudoy, Ken Paller, and their colleagues at Northwestern University (2009) asked whether playing sounds during sleep that were related to the context of awake learning might facilitate the learning and consolidation of individual memories. They first presented volunteers with 50 pictures of objects at different locations on a computer screen matched with a related sound (e.g., a picture of a cat and the sound of meowing). Later, during a testing phase, the participants were presented with sounds and were asked where the associated picture had been located on the screen. Then they took a nap, and as they slept, their EEGs and ERPs were recorded. When it was determined by EEG that they were in slow-wave sleep, they were presented with sounds, half of which they had previously heard and half not. After waking, their recall of the locations of the 50 learned pictures was again tested.
آیا یادگیری هنگام خواب امکان پذیر است؟ جان رودوی، کن پالر و همکارانشان در دانشگاه نورث وسترن (۲۰۰۹) پرسیدند که آیا پخش صداهایی در طول خواب که با زمینه یادگیری بیداری مرتبط است ممکن است یادگیری و تثبیت خاطرات فردی را تسهیل کند یا خیر. آنها ابتدا ۵۰ عکس از اشیاء در مکانهای مختلف روی صفحه کامپیوتر را به داوطلبان ارائه کردند که با صدای مرتبط (مثلاً تصویر یک گربه و صدای میو) مطابقت داشت. بعداً، در طول مرحله آزمایش، صداهایی به شرکتکنندگان ارائه شد و از آنها پرسیده شد که تصویر مرتبط در کجا روی صفحه قرار گرفته است. سپس آنها چرت زدند و همانطور که میخوابیدند EEG و ERP آنها ثبت شد. هنگامیکه توسط EEG مشخص شد که آنها در خواب موج آهسته هستند، صداهایی به آنها ارائه شد که نیمیاز آنها را قبلا شنیده بودند و نیمیدیگر را نشنیده بودند. پس از بیدار شدن، یادآوری آنها از مکان ۵۰ تصویر آموخته شده دوباره مورد آزمایش قرار گرفت.
The researchers found that even though the volunteers did not remember hearing the sounds, they showed potenti- ated learning for the locations of pictures that had been ac- companied by sounds presented during sleep, compared to pictures that had not been presented with sound playback during sleep. Further studies have found that auditory cu- ing during sleep activates hippocampal neurons, enhances skill learning and explicit knowledge of a motor task, and improves consolidation of emotional memories (reviewed in Schreiner & Rasch, 2017). These effects depend on the hippocampus and are not seen in patients with hippocampal sclerosis (Fuentemilla et al., 2013).
محققان دریافتند که با وجود اینکه داوطلبان شنیدن صداها را به خاطر نمیآوردند، در مقایسه با تصاویری که با پخش صدا در طول خواب ارائه نشده بودند، یادگیری قویتری برای مکانهای تصاویری که با صداهای ارائهشده در طول خواب همراه بودند، نشان دادند. مطالعات بیشتر نشان دادهاند که نشانههای شنوایی در طول خواب نورونهای هیپوکامپ را فعال میکند، یادگیری مهارت و دانش صریح یک کار حرکتی را افزایش میدهد و تثبیت خاطرات عاطفی را بهبود میبخشد (بازبینی در شراینر و راش، ۲۰۱۷). این اثرات به هیپوکامپ بستگی دارد و در بیماران مبتلا به اسکلروز هیپوکامپ دیده نمیشود (فوئنتمیلا و همکاران، ۲۰۱۳).
Does this mean you can learn Chinese, French, or Dutch while sleeping? Swiss scientists Thomas Schreiner and Björn Rasch (2014) think so. They showed that na- tive German-language speakers who studied German- Dutch word pairs learned them better if they slept while hearing the word pairs replayed during NREM sleep, as compared to being awake for the replay. This learning effect during sleep was found to be associated with great power in the theta band (5- to 7-Hz oscillations) of the EEG during sleep for the replayed word pairs. The researchers suggest that the slow-wave EEG signals seen after replayed word pairs reflect brain processes involved in consolidation, and that these signals are signs of the coordination of brain areas to solidify memories.
آیا این به این معنی است که میتوانید هنگام خواب چینی، فرانسوی یا هلندی یاد بگیرید؟ دانشمندان سوئیسی توماس شراینر و بیورن راش (۲۰۱۴) چنین فکر میکنند. آنها نشان دادند که گویشوران بومیآلمانی که جفت کلمات آلمانی و هلندی را مطالعه میکردند، اگر در حین شنیدن دوباره جفت کلمات در طول خواب NREM بخوابند، در مقایسه با بیدار بودن برای تکرار، آنها را بهتر یاد میگیرند. این اثر یادگیری در طول خواب با قدرت زیادی در باند تتا (نوسانات ۵ تا ۷ هرتز) EEG در طول خواب برای جفتهای کلمه بازپخش شده مرتبط است. محققان پیشنهاد میکنند که سیگنالهای موج آهسته EEG که پس از بازپخش جفتهای کلمه مشاهده میشوند، فرآیندهای مغزی درگیر در تثبیت را منعکس میکنند، و این سیگنالها نشانههایی از هماهنگی نواحی مغز برای تثبیت خاطرات هستند.
Stress and Memory Consolidation
استرس و تثبیت حافظه
Stress, both physical and psychological, triggers the release of adrenaline and cortisol. In acute situations, when
coupled with adrenaline, cortisol can enhance initial encoding and consolidation of information perceived around the time of the stressor. (We discuss the effect of acutely elevated levels of cortisol and enhanced consolidation of emotional memories in Chapter 10.) Chronic high stress, however, has detrimental effects on memory and other cognitive functions. The receptors in the brain that are activated by cortisol, called glucocorticoid receptors, are found at concentrated levels in the hippocampus (especially in the dentate gyrus and CA1 region; Figure 9.17b).
استرس، چه جسمیو چه روانی، باعث ترشح آدرنالین و کورتیزول میشود. در شرایط حاد، زمانی که همراه با آدرنالین، کورتیزول میتواند رمزگذاری اولیه و یکپارچهسازی اطلاعات درک شده در زمان استرسزا را افزایش دهد.. (ما تأثیر سطوح شدید کورتیزول و تقویت حافظههای عاطفی را در فصل ۱۰ مورد بحث قرار میدهیم). گیرندههایی در مغز که توسط کورتیزول فعال میشوند، به نام گیرندههای گلوکوکورتیکوئیدی، در سطوح متمرکز در هیپوکامپ یافت میشوند (به ویژه در شکنج دندانه دار و ناحیه CA1؛ شکل ۹.17b).
The CA1 region of the hippocampus is the origin of connections from the hippocampus to the neocor- tex that are important in the consolidation of episodic memory. The functions of this circuitry can be disrupted by high levels of cortisol, perhaps by the im- pairment of long-term potentiation (LTP; see Section 9.7). Episodic memory is impaired by high levels of cortisol (Kirschbaum et al., 1996): A single 10-mg dose of hydrocortisone detrimentally affects verbal episodic memory. Over the last 20 years, evidence has accu- mulated that stress effects on memory retrieval are far broader than was originally conceived and affect mul- tiple memory systems, from striatal-based stimulus- response systems to prefrontal-cortex-based extinction memory (reviewed in O. T. Wolf, 2017).
ناحیه CA1 هیپوکامپ منشاء اتصالات هیپوکامپ به نئوکورتکس است که در تثبیت حافظه اپیزودیک مهم است. عملکرد این مدار میتواند توسط سطوح بالای کورتیزول، شاید به دلیل اختلال در تقویت طولانی مدت، مختل شود (LTP؛ بخش ۹.۷ را ببینید). حافظه اپیزودیک توسط سطوح بالای کورتیزول مختل میشود (کریشبام و همکاران، ۱۹۹۶): یک دوز ۱۰ میلی گرمیهیدروکورتیزون به طور مضر بر حافظه اپیزودیک کلامیتأثیر میگذارد. در طول ۲۰ سال گذشته، شواهدی جمع آوری شده است که اثرات استرس بر بازیابی حافظه بسیار گسترده تر از آنچه در ابتدا تصور میشد است و بر سیستمهای حافظه چندگانه، از سیستمهای پاسخ محرک مبتنی بر جسم مخطط تا حافظه انقراض مبتنی بر قشر پیش پیشانی تأثیر میگذارد (در ا. تی. ولف مرور شده است، ۲۰۱۷).
Clinical evidence shows impaired memory function in all disorders that are characterized by chronic high levels of cortisol, including Cushing’s syndrome, major depres- sion, and asthma treated with the glucocorticoid prednisone (Payne & Nadel, 2004). Furthermore, Sonia Lupien of McGill University and her colleagues (2005) found that elderly individuals who have experienced chronic stress and have prolonged high levels of cortisol have a 14% reduction in hippocampal volume as compared to agematched individuals without chronic stress and with normal levels of cortisol. These individuals also show marked impairment of episodic memory. These results indicate a long-term deleterious effect of cortisol on the hippocampus.
شواهد بالینی اختلال در عملکرد حافظه را در تمام اختلالاتی که با سطوح بالای مزمن کورتیزول مشخص میشوند، از جمله سندرم کوشینگ، افسردگی اساسی و آسم نشان میدهد که با گلوکوکورتیکوئید پردنیزون درمان میشود (پین و نادل، ۲۰۰۴). علاوه بر این، سونیا لوپین از دانشگاه مک گیل و همکارانش (۲۰۰۵) دریافتند که سالمندانی که استرس مزمن را تجربه کردهاند و سطوح بالای کورتیزول طولانیمدت دارند، ۱۴ درصد کاهش حجم هیپوکامپ را در مقایسه با افراد همسن و سال بدون استرس مزمن و با سطوح طبیعی دارند. کورتیزول این افراد همچنین اختلال قابل توجهی در حافظه اپیزودیک نشان میدهند. این نتایج نشان دهنده اثر مضر طولانی مدت کورتیزول بر هیپوکامپ است.
TAKE-HOME MESSAGES
نکات کلیدی
▪️ Two prominent theories of long-term memory consolidation are the standard consolidation theory and the multiple trace theory.
▪️ دو نظریه برجسته تثبیت حافظه بلند مدت، نظریه تثبیت استاندارد و نظریه ردیابی چندگانه هستند.
▪️ Sleep supports memory consolidation, perhaps when hippocampal neurons replay patterns of firing that were experienced during learning.
▪️ خواب از تثبیت حافظه پشتیبانی میکند، شاید زمانی که نورونهای هیپوکامپ الگوهای شلیک را که در طول یادگیری تجربه شدهاند، دوباره پخش میکنند.
▪️ Stress affects episodic memory consolidation when high levels of cortisol influence hippocampal function.
▪️ هنگامیکه سطوح بالای کورتیزول بر عملکرد هیپوکامپ تأثیر میگذارد، استرس بر تثبیت حافظه اپیزودیک تأثیر میگذارد.