ન્યુરોસાયન્સ મેમરી રચનાને સિનેપ્ટિક જોડાણોના લાંબા ગાળાના મજબૂતીકરણ તરીકે વર્ણવે છે. આ ત્યારે થાય છે જ્યારે ચેતા કોષો વચ્ચેના વિદ્યુત અને રાસાયણિક સંકેતો મજબૂત બને છે અને સિનેપ્ટિક જોડાણ લાંબા સમય સુધી જાળવવામાં આવે છે. Na⁺ અને Ca²⁺ આયનો આ પ્રક્રિયામાં મહત્વની ભૂમિકા ભજવે છે, પ્રારંભિક પોટેન્શિએશન ટૂંકા ગાળાની સ્મૃતિઓ તરફ દોરી જાય છે અને લેટ પોટેન્શિએશન લાંબા ગાળાની સ્મૃતિઓ તરફ દોરી જાય છે. પુનરાવર્તિત શિક્ષણ અને ભાવનાત્મક સ્થિતિ પણ યાદશક્તિની રચનાને અસર કરે છે.
ન્યુરોસાયન્સના ઘણા અભ્યાસો યાદોની રચનાને "લાંબા ગાળાની ક્ષમતા" તરીકે વર્ણવે છે. આ સિદ્ધાંત મુજબ, મગજના ચેતા કોષો સિનેપ્ટિક જોડાણો બનાવે છે જે ચેતોપાગમ, કોષો વચ્ચેના અંતરાલોમાં વિદ્યુત અને રાસાયણિક સંકેતો પ્રસારિત કરીને માહિતી વહેંચે છે. જ્યારે આ સિગ્નલો લાંબા સમય સુધી સિનેપ્ટિક કનેક્શનને ખુલ્લું રાખવા માટે પૂરતા મજબૂત હોય છે, ત્યારે તેને લાંબા ગાળાની ક્ષમતા કહેવામાં આવે છે, અને આ રીતે સ્મૃતિઓ રચાય છે.
સ્મૃતિઓ કેવી રીતે રચાય છે તે વધુ સારી રીતે સમજવા માટે, આપણે ચેતાકોષોની મૂળભૂત રચના અને કાર્યને જોવાની જરૂર છે. ચેતાકોષો સામાન્ય રીતે ત્રણ મુખ્ય ભાગોથી બનેલા હોય છે: સેલ બોડી, ચેતાક્ષ અને ડેંડ્રાઈટ્સ. સેલ બોડીમાં ન્યુક્લિયસ અને સેલના મોટાભાગના ઓર્ગેનેલ્સનો સમાવેશ થાય છે, જ્યારે ચેતાક્ષ લાંબા અંતર પર વિદ્યુત સંકેતો પ્રસારિત કરવા માટે જવાબદાર છે. ડેંડ્રાઇટ્સ અન્ય ચેતા કોષોમાંથી સંકેતો મેળવવા માટે જવાબદાર છે. આ માળખાં માહિતીના પ્રસારણ અને પ્રક્રિયાને સક્ષમ કરવા માટે એકસાથે કામ કરે છે.
સિનેપ્ટિક જોડાણો ચેતા કોષોમાં આયનોની પ્રવૃત્તિ પર આધારિત છે. આયનો ઉચ્ચથી નીચલી સાંદ્રતામાં વિખરાઈને અને સ્થળાંતર કરીને ન્યુરોનલ પટલની અંદર અને બહાર ફરે છે. આયનોની આ હિલચાલ ચેતાકોષની સ્થિતિને બદલે છે. સૌ પ્રથમ, બાહ્ય ઉત્તેજનાની ગેરહાજરીમાં, કોષ પટલની બહાર મુખ્યત્વે વધુ કેશન અને અંદર વધુ આયન હોય છે, જેના પરિણામે ધ્રુવીકરણ થાય છે, જે કોષ પટલની અંદર અને બહાર અનુક્રમે હકારાત્મક અને નકારાત્મક ચાર્જમાં વિભાજિત થાય છે. આ પ્રક્રિયા દરમિયાન, ચેતાકોષ સ્થિર સ્થિતિમાં હોય છે. જો કે, જ્યારે નવી માહિતી જેવી બાહ્ય ઉત્તેજના હોય છે, ત્યારે હકારાત્મક રીતે ચાર્જ થયેલ Na⁺ (સોડિયમ આયનો) બહારથી અંદર સુધી ફેલાય છે, જેના કારણે વિધ્રુવીકરણ થાય છે, જે કોષની અંદર હકારાત્મક ચાર્જ એકઠા કરે છે. વિધ્રુવીકરણ ચેતા કોષ ઉત્તેજિત થવાનું કારણ બને છે, સક્રિય કલા વીજસ્થિતિમાન બનાવે છે, જે વિદ્યુત સંકેત છે. જ્યારે ચેતા કોષ ઉત્તેજિત થાય છે, ત્યારે કોષની બહારથી Ca²⁺ (કેલ્શિયમ આયન) અંદરની તરફ ફેલાય છે. આ Ca²⁺ પછી ગ્લુટામેટ સહિત અનેક ન્યુરોટ્રાન્સમીટર રિલીઝ કરે છે, જે રાસાયણિક સંકેતો મોકલે છે. આ સંકેતો અન્ય ચેતા કોષો સાથે જોડાય છે અને સિનેપ્ટિક જોડાણો બનાવે છે. કોષ જે રાસાયણિક સિગ્નલને સ્ત્રાવ કરે છે તેને પ્રેસિનેપ્ટિક સેલ કહેવામાં આવે છે, અને જે કોષ રાસાયણિક સંકેત મેળવે છે તેને પોસ્ટસિનેપ્ટિક સેલ કહેવામાં આવે છે.
ગ્લુટામિક એસિડ અને Ca²⁺ની ભૂમિકાને કારણે આ સિનેપ્ટિક જોડાણોનું લાંબા ગાળાના મજબૂતીકરણ છે. ઉત્તેજિત પ્રેસિનેપ્ટિક સેલ દ્વારા બહાર પાડવામાં આવેલ ગ્લુટામેટ એમ્પા રીસેપ્ટર્સ અને એનએમડીએ રીસેપ્ટર્સને પોસ્ટસિનેપ્ટિક સેલ પર ઉત્તેજિત કરે છે. પ્રથમ, જ્યારે મોટી માત્રામાં ગ્લુટામેટ દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે ત્યારે એમ્પા રીસેપ્ટર્સની ચેનલો ખુલે છે. આ ચેનલોમાં Na+ નું પ્રસરણ પોસ્ટસિનેપ્ટિક કોષનું વિધ્રુવીકરણ અને ઉત્તેજિત થવાનું કારણ બને છે. આનાથી Mg²⁺ (મેગ્નેશિયમ આયન) ને NMDA રીસેપ્ટરના માર્ગમાંથી દૂર કરવામાં આવે છે જે ગ્લુટામેટ દ્વારા ઉત્તેજિત થાય છે, પાથવે ખોલે છે. Na⁺ અને Ca⁺ પછી પ્રસરણ દ્વારા ખુલ્લી NMDA રીસેપ્ટર ચેનલ દાખલ કરો. Ca²⁺ નો પ્રવાહ કોષમાં પ્રોટીનને સક્રિય કરે છે, અને સક્રિય પ્રોટીન નવા એમ્પા રીસેપ્ટર્સ બનાવે છે. પરિણામે, પોસ્ટસિનેપ્ટિક કોષ વધુ Na⁺ મેળવે છે, જે વિધ્રુવીકરણને વધારે છે, અને Ca²⁺ નો પ્રવાહ ચાલુ રહે છે, જે તેને લાંબા સમય સુધી ઉત્તેજિત રહેવા દે છે.
ઉત્તેજિત પોસ્ટસિનેપ્ટિક કોશિકાઓ પ્રિસિનેપ્ટિક કોષોને સિગ્નલ પાછા મોકલે છે જેથી તેઓ જે ગ્લુટામેટ છોડે છે તેની માત્રામાં વધારો કરે છે, જે સિનેપ્ટિક જોડાણને વધુ મજબૂત બનાવે છે. આ સિનેપ્ટિક કનેક્શનને ત્રણ કલાક સુધી ટકી રહેવાની મંજૂરી આપે છે, જેને પ્રારંભિક લાંબા ગાળાની સંભવિતતા કહેવામાં આવે છે. તેનાથી વિપરિત, સિનેપ્ટિક જોડાણો 24 કલાકથી વધુ સમય સુધી ટકી શકે છે, જેને લેટ પોટેન્શિએશન કહેવામાં આવે છે. અંતમાં પોટેન્શિએશનને પ્રારંભિક પોટેન્શિએશનથી અલગ બનાવે છે તે એ છે કે તેમાં નવા પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ સામેલ છે. એમ્પા રીસેપ્ટર્સ અલ્પજીવી હોવાથી, નવા એમ્પા રીસેપ્ટર્સ સિનેપ્ટીક કનેક્શન જાળવવા માટે બનાવવા જોઈએ, અને આ પ્રારંભિક પોટેન્શિએશનની જેમ કોષમાં માત્ર પ્રોટીનનો ઉપયોગ કરીને કરી શકાતું નથી. તેથી, એમ્પા રીસેપ્ટર્સ બનાવવાનું ચાલુ રાખવા માટે નવા પ્રોટીનનું સંશ્લેષણ કરવું આવશ્યક છે. ન્યુરોસાયન્ટિસ્ટો માને છે કે ટૂંકા ગાળાની યાદશક્તિ પ્રારંભિક લાંબા ગાળાની સંભવિતતા દ્વારા રચાય છે અને લાંબા ગાળાની મેમરી અંતમાં લાંબા ગાળાની ક્ષમતા દ્વારા રચાય છે.
રસપ્રદ વાત એ છે કે, આ પ્રક્રિયા માત્ર જૈવિક નથી, પણ શીખવાની અને યાદશક્તિના મનોવૈજ્ઞાનિક પાસાઓ સાથે પણ ઊંડી રીતે જોડાયેલી છે. ઉદાહરણ તરીકે, પુનરાવર્તિત શિક્ષણ અને અનુભવો સિનેપ્ટિક જોડાણોને મજબૂત બનાવે છે, જે ચોક્કસ માહિતી અથવા કુશળતાને વધુ સતત અને યાદ કરવામાં સરળ બનાવે છે. આ સમજાવે છે કે જ્યારે આપણે નવી માહિતી શીખીએ છીએ ત્યારે પુનરાવર્તન અને અભ્યાસ શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે. તાણ અને ભાવનાત્મક સ્થિતિ સિનેપ્ટિક મજબૂતીકરણને પણ અસર કરી શકે છે, જે યાદોની રચના અને યાદમાં ભૂમિકા ભજવે છે. આ એકીકૃત અભિગમ દર્શાવે છે કે ન્યુરોસાયન્સ માત્ર એક જૈવિક અભ્યાસ કરતાં વધુ છે અને તે મનોવિજ્ઞાન અને શિક્ષણ જેવા અન્ય ઘણા ક્ષેત્રો સાથે જોડાયેલું છે.
