Neuronal memory allocation
میموری الاٹمنٹ ایک ایسا عمل ہے جو اس بات کا تعین کرتا ہے کہ عصبی نیٹ ورک میں کون سے مخصوص مطابقت پذیری اور نیوران کسی دی گئی میموری کو محفوظ کریں گے۔ اگرچہ متعدد نیوران محرک حاصل کر سکتے ہیں، لیکن صرف نیوران کا ایک ذیلی سیٹ میموری انکوڈنگ کے لیے ضروری پلاسٹکٹی کو متاثر کرے گا۔ نیوران کے اس ذیلی سیٹ کے انتخاب کو نیورونل الاٹمنٹ کہا جاتا ہے۔ اسی طرح، متعدد مطابقت پذیری کو ان پٹ کے دیئے گئے سیٹ کے ذریعے چالو کیا جا سکتا ہے، لیکن مخصوص میکانزم اس بات کا تعین کرتا ہے کہ کون سے مطابقت پذیری اصل میں میموری کو انکوڈ کرنے کے لیے آگے بڑھتے ہیں، اور اس عمل کو مطابقت پذیری الاٹمنٹ کہا جاتا ہے۔ میموری مختص سب سے پہلے السینو جے سلوا کی لیبارٹری میں شینا جوسلین اور ساتھیوں نے لیٹرل امیگدالا میں دریافت کیا تھا۔ نیورونل سطح پر، حوصلہ افزائی کی اعلی سطح والے خلیات (مثال کے طور پر کم سست آفٹر ہائپر پولرائزیشن) کو میموری ٹریس میں بھرتی کیے جانے کا زیادہ امکان ہوتا ہے، اور اس عمل میں سیلولر ٹرانسکرپشن فیکٹر سی آر ای بی (سائیکلک اے ایم پی رسپانسیو عنصر بائنڈنگ پروٹین) کو متاثر کرنے والے کافی ثبوت موجود ہیں۔ بھرتی شدہ نیوران پر بعض سنپیپس میں سنپیٹک طاقت میں اضافے کا امکان زیادہ ہوتا ہے (جسے لانگ ٹرم پوٹینشیشن (ایل ٹی پی) کہا جاتا ہے) اور مجوزہ میکانزم جو سنپیٹک سطح پر مختص کرنے میں معاون ہو سکتے ہیں ان میں سنپیٹک ٹیگنگ، کیپچر، اور سنپیٹک کلسٹرنگ شامل ہیں۔ نیورونل الاٹمنٹ ایک ایسا رجحان ہے جو اس بات کا محاسبہ کرتا ہے کہ کس طرح نیٹ ورک میں مخصوص نیوران، نہ کہ دوسرے جو اسی طرح کا ان پٹ وصول کرتے ہیں، ایک مخصوص میموری کو محفوظ کرنے کے لیے پرعزم ہیں۔ نیورونل الاٹمنٹ میں سی آر ای بی کا کردار ٹرانسکرپشن فیکٹر سی اے ایم پی رسپانس عنصر بائنڈنگ پروٹین (سی آر ای بی) نیورونل میموری الاٹمنٹ کا ایک اچھی طرح سے مطالعہ شدہ طریقہ کار ہے۔ آج تک کے زیادہ تر مطالعات امیگدالا کو ایک ماڈل سرکٹ کے طور پر استعمال کرتے ہیں، اور امیگدالا میں خوف سے متعلق میموری کے نشانات ان یادوں کے لیے مختص انفرادی نیوران میں سی آر ای بی کے اظہار کے ذریعے ثالثی کرتے ہیں۔ سی آر ای بی سیلولر عمل کو تبدیل کرتا ہے جو نیورونل الاٹمنٹ کا باعث بنتا ہے، خاص طور پر ڈینڈریٹک ریڑھ کی کثافت اور مورفولوجی کے حوالے سے۔ آج تک زیر مطالعہ بہت سے میموری میکانزم دماغ کے مختلف علاقوں میں محفوظ ہیں، اور امکان ہے کہ امیگدالا میں پائے جانے والے خوف پر مبنی میموری مختص کرنے کے میکانزم بھی دماغ کے مختلف علاقوں میں دیگر اقسام کی یادوں کے لیے اسی طرح موجود ہوں گے۔ درحقیقت، سلوا لیب میں سنو اور ساتھیوں نے دکھایا کہ سی آر ای بی امیگدالا میں نیورونل میموری کی تقسیم کو بھی منظم کرتا ہے۔ سی آر ای بی کو متعدد راستوں سے چالو کیا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، سائیکلک اڈینوسین مونو فاسفیٹ (سی اے ایم پی) اور پروٹین کینیز اے (پی کے اے) راستے نیورونل الاٹمنٹ میں حصہ لیتے دکھائی دیتے ہیں۔ جب دوسرے پیغام رساں جیسے سی اے ایم پی اور کیلشیم آئنوں کے ذریعہ چالو کیا جاتا ہے، تو پی کے اے اور ایم اے پی کینیز جیسے انزائم ہدف جینوں کی نقل شروع کرنے کے لیے نیوکلئس اور فاسفوریلیٹ سی آر ای بی میں منتقل ہو سکتے ہیں۔ پی کے اے انفیکٹرز دیرپا ایل ٹی پی کی نشوونما کو روک سکتے ہیں، اور اس کے ساتھ سی آر ای بی پروٹین کے ذریعے ماڈیول شدہ جینوں کی نقل میں کمی آتی ہے۔ نیورونل الاٹمنٹ میں میٹاپلاسٹکٹی ایک اصطلاح ہے جو اس امکان کو بیان کرتی ہے کہ ایک دیا ہوا محرک نیورونل پلاسٹکٹی کو جنم دے گا، جو اس نیوران کی پچھلی سرگرمی پر مبنی ہے۔ کئی مطالعات اس بات کا ثبوت فراہم کرتے ہیں کہ "پرائمنگ ایکٹیویٹی" (جیسے نیورو ٹرانسمیٹر، پیراکرائن سگنلز، یا ہارمونز) منٹ سے کئی دن پہلے حاصل کرنے والے نیوران طویل مدتی پوٹینشیشن (ایل ٹی پی) کو شامل کرنے کے لیے کم حد دکھائیں گے۔ دیگر مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ این ایم ڈی اے آر کی سرگرمی ایل ٹی پی کو شامل کرنے کے لیے محرک کی حد کو بھی بڑھا سکتی ہے۔ اس طرح، نیوران کے گروپوں پر اسی طرح کے ان پٹ ان نیوران کی سابقہ سرگرمی کی بنیاد پر کچھ میں ایل ٹی پی کو جنم دے سکتے ہیں لیکن دوسروں میں نہیں۔ ان میٹاپلاسٹک اثرات میں ملوث سگنلنگ میکانزم میں αCaMCII کا آٹو فاسفوریلیشن، NMDA رسیپٹر سب یونٹ کی ساخت میں تبدیلیاں، اور وولٹیج پر منحصر کیلشیم چینلز کو چالو کرنا شامل ہیں۔ یہ میٹاپلاسٹک اثرات میموری کو غیر مستحکم کرنے اور دوبارہ استحکام کو منظم کرتے ہیں۔ مطابقت پذیری الاٹمنٹ مطابقت پذیری الاٹمنٹ کا تعلق ان میکانزم سے ہے جو اس بات پر اثر انداز ہوتے ہیں کہ کسی دی گئی میموری کو ذخیرہ کرنے کے لیے مطابقت پذیری کیسے آتی ہے۔ مطابقت پذیری مختص کرنے کے خیال کا اندرونی تصور یہ ہے کہ متعدد مطابقت پذیری کو ان پٹ کے دیئے گئے سیٹ کے ذریعے چالو کیا جاسکتا ہے، لیکن مخصوص میکانزم اس بات کا تعین کرتے ہیں کہ کون سے مطابقت پذیری اصل میں میموری کو انکوڈ پر جاتے ہیں۔ یادوں کو مخصوص مطابقت پذیری میں مختص کرنا اس بات کا تعین کرنے کی کلید ہے کہ یادیں کہاں محفوظ ہیں۔ سنپیٹک ٹیگنگ اور کیپچر سنپیٹک سرگرمی ایک سنپیٹک ٹیگ پیدا کر سکتی ہے، جو ایک مارکر ہے جو محرک ریڑھ کی ہڈی کو بعد میں نئے نقل شدہ پلاسٹکٹی مالیکیولز جیسے آرک کو پکڑنے کی اجازت دیتا ہے۔ مطابقت پذیری سرگرمی ترجمہ اور نقل و حمل کی مشینری کو بھی شامل کر سکتی ہے۔ کمزور محرک مطابقت پذیری ٹیگز بنا سکتا ہے لیکن ترجمہ اور نقل کی مشینری کو شامل نہیں کرے گا، جبکہ مضبوط محرک مطابقت پذیری ٹیگز بنائے گا اور ترجمہ اور نقل کی مشینری کو بھی شامل کرے گا۔ نئے پیدا شدہ پلاسٹکٹی سے متعلق پروٹین (پی آر پی) کو کسی بھی ٹیگ شدہ مطابقت پذیری کے ذریعے حاصل کیا جا سکتا ہے، لیکن غیر ٹیگ شدہ مطابقت پذیری نئے پی پی حاصل کرنے کے اہل نہیں ہیں۔ ایک مخصوص مدت کے بعد، مطابقت پذیری اپنا ٹیگ کھو دیں گے اور اپنی ابتدائی حالت میں واپس آجائیں گے۔ مزید برآں، نئے پی آر پیز کی فراہمی ختم ہو جائے گی۔ پی آر پیز پر قبضہ کرنے کے لیے ٹیگز اور نئے پی آر پیز کو وقت کے ساتھ اوورلیپ ہونا چاہیے۔ مطابقت پذیری ٹیگ محرکات کو متاثر کرنے کے درمیان کے وقت سے الٹا تعلق رکھتا ہے، اور کہا جاتا ہے کہ یہ عارضی طور پر غیر متناسب ہے۔ مزید برآں، ٹیگنگ کا ریڑھ کی ہڈی کے درمیان فاصلے سے بھی الٹا تعلق ہے، جو ٹیگنگ کی ایک اہم مقامی خصوصیات ہے۔ اس کے برعکس مطابقت پذیری ٹیگنگ کی عارضی اور مقامی خصوصیات کی تصدیق کرتے ہوئے، بعد کے امیجنگ مطالعات سے پتہ چلا کہ نہ صرف عارضی رکاوٹیں ہیں بلکہ ساختی رکاوٹیں بھی ہیں جو مطابقت پذیری ٹیگنگ اور کیپچر میکانزم کو محدود کرتی ہیں۔ مجموعی طور پر، یہ مطالعات مطابقت پذیری ٹیگنگ اور کیپچر کی پیچیدگی کا مظاہرہ کرتے ہیں، اور اس بارے میں مزید بصیرت دیتے ہیں کہ یہ طریقہ کار کس طرح واقع ہوتا ہے۔ ریڑھ کی ہڈی کی کلسٹرنگ مطابقت پذیر کلسٹرنگ سے مراد ایک ڈینڈریٹک علاقے میں نئی ریڑھ کی ہڈی کا اضافہ ہے جہاں دیگر ریڑھ کی ہڈی کو پچھلی تعلیم کے ذریعے شامل کیا گیا ہے۔ ریڑھ کی ہڈی کے کلسٹرنگ کے نتیجے میں پھیلنے والے مالیکیولر کراس اسٹاک کے ذریعے سنپیٹک ان پٹ کو بڑھایا جا سکتا ہے جو فعال spines.1 کے قریب ہوتا ہے۔ مثال کے طور پر، مطالعات سے پتہ چلتا ہے کہ سگنلنگ مالیکیول ایک ریڑھ کی ہڈی پر ترکیب کرتے ہیں، (جیسے۔ فعال آر اے ایس اور/یا آر ایچ او اے)، پھیل سکتے ہیں اور قریبی مقامات پر ریڑھ کی ہڈی کی نشوونما کو متاثر کر سکتے ہیں۔ رو جی ٹی پیس سی ڈی سی 42 ریڑھ کی ہڈی کے حجم میں طویل مدتی اضافے کو چلا کر ریڑھ کی ہڈی کے کلسٹرنگ میں بھی حصہ ڈال سکتا ہے۔ حالیہ مطالعات سے یہ بھی پتہ چلتا ہے کہ اس عمل کو این ایم ڈی اے رسیپٹر ایکٹیویشن اور نائٹرک آکسائڈ محرک کے ذریعے منظم کیا جا سکتا ہے۔ موٹر پرانتستا میں ریڑھ کی ہڈی کی کلسٹرنگ مخصوص موٹر یادوں کے سنپیٹک اسٹوریج کے لیے ایک مورفولوجیکل میکانزم کی عکاسی کرتی ہے۔ یہ کلسٹرڈ ریڑھیاں غیر کلسٹرڈ نئی ریڑھیوں سے زیادہ مستحکم ہوتی ہیں۔ اس قسم کی ریڑھ کی ہڈی کا اضافہ ایک مخصوص انداز میں ہوتا ہے، جس کا مطلب ہے کہ ایک کام کے بعد شامل کی گئی ریڑھ کی ہڈی کسی متبادل کام کے بعد ریڑھ کی ہڈی کے ساتھ جمع نہیں ہوگی۔ ریڑھ کی ہڈی کے کلسٹرنگ کا نقصان بھی ایک امکان ہے جیسا کہ کچھ ڈر کنڈیشنگ تجربات میں دکھایا گیا ہے، جس کی وجہ سے فرنٹل ایسوسی ایشن پرانتستا میں ریڑھ کی ہڈی کا خالص نقصان ہوتا ہے، یہ خطہ ڈر کنڈیشنگ میں مضبوطی سے وابستہ ہے، جو یاد کرنے پر میموری سے مضبوطی سے متعلق ہے۔ خوف کے ختم ہونے کے بعد ایک بار ریڑھ کی ہڈی کو شامل کیا گیا تھا جس کا رخ اصل خوف کنڈیشنگ کے دوران کھوئی ہوئی ریڑھ کی ہڈی سے ملتا جلتا تھا۔ السینو جے سلوا کی لیبارٹری میں وقت کے ساتھ یادوں کو جوڑنے والے میکانزم ڈینس کائی نے پایا کہ میموری الاٹمنٹ میکانزم کو وقت کے ساتھ یادوں کو جوڑنے یا جوڑنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ اپنے مطالعے میں انہوں نے یہ ظاہر کیا کہ ایک سیاق و سباق کی یادداشت سی آر ای بی کی سرگرمی کو متحرک کرتی ہے اور اس کے بعد ہپپوکیمپل سی اے 1 نیوران کے ذیلی سیٹ میں جوش و خروش میں اضافہ کرتی ہے، اس طرح کہ 5 گھنٹوں کے اندر واقع ہونے والی سیاق و سباق کی میموری کو اسی سی اے 1 نیوران میں سے کچھ کو مختص کیا جا سکتا ہے جو پہلی سیاق و سباق کی میموری کو محفوظ کرتے ہیں۔ دو سیاق و سباق کی یادوں کے لیے سی اے 1 میموری اینگرام کے درمیان اس اوورلیپ کے نتیجے میں، ایک سیاق و سباق کی میموری کو یاد کرنا دوسری میموری کی بازیافت کو متحرک کرتا ہے۔ ان مطالعات سے یہ بھی پتہ چلتا ہے کہ عمر رسیدہ دماغ میں سیاق و سباق سے متعلق میموری سے منسلک میکانزم میں خلل پڑتا ہے، اور یہ کہ سی اے 1 نیوران کے ذیلی سیٹ میں بڑھتی ہوئی جوش و خروش ان میموری سے منسلک کمی کو الٹ دیتا ہے۔ یہ بہت امکان ہے کہ سی آر ای بی میں خرابیاں اور عمر رسیدہ دماغوں میں نیورونل جوش و خروش میموری لنکنگ میں غیر معمولی اور ممکنہ طور پر عمر بڑھنے سے وابستہ ماخذ میموری کے مسائل (ماخذ امونیا) کا سبب بن سکتے ہیں۔ جولائی 2018 میں، "13 دریافتیں جو سب کچھ بدل سکتی ہیں" کے بارے میں ایک خصوصی شمارے میں، سائنٹفک امریکن نے سلوا لیبارٹری کی میموری الاکیشن اور لنکنگ کرنٹ کی دریافت پر روشنی ڈالی اور مستقبل کی تحقیق انٹیگریٹنگ سنپیٹک اور نیورونل الاٹمنٹ تجربات نے ابھی تک نیورونل اور سنپیٹک سطحوں کے درمیان مختص میکانزم کے تعامل کی تحقیقات نہیں کی ہیں۔ نیورونل نیٹ ورک میں نیوران اور سنپیپس کے درمیان تعلق کو مدنظر رکھتے ہوئے عمل کی دو کلاسیں آپس میں جڑی ہونے کا امکان ہے۔ مثال کے طور پر، سنپیٹک الاٹمنٹ میں شامل سنپیٹک ٹیگنگ اور کیپچر کے لیے نیوران کی الاٹمنٹ کی ضرورت ہوتی ہے جس سے سنپیپس کا تعلق ہوتا ہے۔ مزید برآں، کسی دیئے گئے نیورونل اینسمبل میں نیورونل ایکسائٹیبلٹی میں اضافہ کچھ ڈینڈرائٹس کو دوسروں کے مقابلے میں زیادہ متاثر کر سکتا ہے، اس طرح میموری اسٹوریج کو زیادہ ایکسائٹیبلٹی کے ساتھ ڈینڈرائٹس میں مطابقت پذیر بنا دیتا ہے۔ اسی طرح، بھرتی شدہ نیوران پر جو بڑھتی ہوئی جوش و خروش کو ظاہر کرتے ہیں، معلومات کو سنپیٹک پلاسٹکٹی کی شکل میں ذخیرہ کرنے کے لیے مخصوص سنپیپس کو منتخب کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔ انضمام کے ایک پہلو میں میٹاپلاسٹکٹی شامل ہے اور کس طرح ایک میموری کا حصول اور اسٹوریج نیورل سرکٹ کو تبدیل کرتا ہے تاکہ بعد میں میموری کے اسٹوریج اور خصوصیات کو متاثر کیا جا سکے۔ سیلولر جوش و خروش کو ہیٹروسیناپٹک میٹاپلاسٹکٹی کے ذمہ دار میکانزم میں سے ایک کے طور پر تجویز کیا گیا ہے، مختلف سنپیپس پر بعد میں پلاسٹکٹی کا ماڈیولیشن۔ سی آر ای بی سیل کی حوصلہ افزائی کو بڑھانے کے ذریعے کام کرتا ہے جیسا کہ اوپر بیان کیا گیا ہے، اس طرح یہ ممکنہ طور پر ہیٹرروسیناپٹک میٹاپلاسٹکٹی میں بھی شامل ہے۔ مطابقت پذیری ٹیگنگ اور کیپچر، جیسا کہ اوپر کے حصوں میں متعارف کرایا گیا ہے، اس کے نتیجے میں کمزور میموری (صرف ای-ایل ٹی پی کو متحرک کرنے کے قابل) ہو سکتی ہے، جسے بصورت دیگر فراموش کر دیا جائے گا، لیکن اسے مضبوط میموری (ایل-ایل ٹی پی کو متحرک کرنے کے قابل) کے ذریعے مضبوط اور مستحکم کیا جا سکتا ہے، جو کہ ہیٹروسیناپٹک پلاسٹکٹی کی ایک شکل ہے۔ مستقبل کی تحقیق میموری مختص کرنے کے انفرادی میکانزم میں وسیع تحقیق کے باوجود، ان میکانزم کے انضمام کی تحقیقات کرنے والے بہت کم مطالعات ہیں۔ یہ تجویز کیا گیا ہے کہ ان عملوں کے سالماتی، سیلولر اور نظامی میکانزم کے مضمرات کو سمجھنے سے یہ واضح ہو سکتا ہے کہ میموری کی تشکیل کے دوران وہ کس طرح مربوط اور مربوط ہوتے ہیں۔ مثال کے طور پر، سنپیٹک ٹیگنگ اور کیپچر میں شامل پلاسٹکٹی سے متعلق پروٹینز (پی آر پیز) کے ساتھ ساتھ سی آر ای بی کے اپ اسٹریم اور ڈاون اسٹریم مالیکیولز کی شناخت ممکنہ تعاملات کو ظاہر کرنے میں مدد کر سکتی ہے۔ ان میکانزم کی فعال اہمیت کی تحقیقات کے لیے ایسے ٹولز کی ضرورت ہوگی جو ویو میں مجوزہ میکانزم میں شامل عمل کو براہ راست ہیرا پھیری اور تصویر بنا سکیں۔ مثال کے طور پر، یہ ممکن ہے کہ سنپیٹک ٹیگنگ اور کیپچر سے منسوب رویے کی تعاملات سنپیٹک ٹیگنگ میکانزم کے بجائے ڈوپامائن جیسے نیورو موڈولیٹرز میں پروٹین کی ترکیب پر منحصر اضافے کی وجہ سے ہوں۔ براہ راست ہیرا پھیری کے تحت رویے کے اثرات کا جائزہ لینے سے ان دیگر ممکنہ وجوہات کو مسترد کرنے میں مدد مل سکتی ہے۔ مزید دیکھیں میموری کنسولڈیشن اینگرام ملٹی پل ٹریس تھیوری لانگ ٹرم پوٹینشن سناپٹک ٹیگنگ حوالہ جات میموری کا نیورو سائنس