Oamenii de știință au rezolvat un mister major despre modul în care creierul stochează amintirile.
Creierul tău stochează "ce" și "unde" separat și le conectează doar când este momentul să-ți amintești.
Pentru ca amintirile să fie utile, creierul trebuie să conecteze ceea ce s-a întâmplat cu situația în care s-a petrecut. Cercetătorii de la Universitatea din Bonn au descoperit acum modul în care creierul uman gestionează această sarcină. Descoperirile lor arată că două grupuri distincte de neuroni stochează conținutul și contextul separat, apoi își coordonează activitatea pentru a forma amintiri complete. În loc să amestece ambele tipuri de informații în aceleași celule, creierul le ține separate și le leagă atunci când este necesar. Rezultatele au fost publicate în revista Nature.
Oamenii au o capacitate impresionantă de a recunoaște aceeași persoană sau obiect în situații foarte diferite. De exemplu, poți face cu ușurință diferența dintre a lua cina cu un prieten și a participa la o întâlnire de afaceri cu aceeași persoană. "Știm deja că, adânc în centrele de memorie ale creierului, celule specifice, numite neuroni concept, răspund la acest prieten, indiferent de mediul în care apare", spune prof. Florian Mormann de la Clinica de Epileptologie de la UKB, care este și membru al Zonei Transdisciplinare de Cercetare (TRA) "Viață și Sănătate" de la Universitatea din Bonn.
În același timp, creierul trebuie să conecteze acest conținut stocat cu contextul înconjurător pentru a crea o amintire semnificativă. La rozătoare, neuronii individuali combină adesea ambele tipuri de informații. "Ne-am întrebat: Funcționează creierul uman fundamental diferit aici? Mapează conținutul și contextul separat pentru a permite o memorie mai flexibilă? Și cum se conectează aceste informații separate atunci când trebuie să ne amintim un anumit conținut în funcție de context?" spune dr. Marcel Bausch, lider de grup de lucru la Departamentul de Epileptologie și membru al TRA "Viață și Sănătate" de la Universitatea din Bonn.
Urmărirea activității cerebrale în timp real
Pentru a explora aceste întrebări, echipa de cercetare a înregistrat semnale electrice de la neuroni individuali la pacienții cu epilepsie rezistentă la medicamente. Ca parte a evaluării lor clinice, electrozii au fost deja plasați în hipocampus și în regiunile din apropiere, care sunt esențiale pentru memorie. În timp ce medicii monitorizau convulsiile pentru a evalua opțiunile de tratament, pacienții au participat și la sarcini voluntare bazate pe computer. În timpul acestor experimente, participanții au vizualizat perechi de imagini și au răspuns la diferite tipuri de întrebări despre ele. De exemplu, li se putea cere dacă un obiect era "mai mare" când erau solicitați cu întrebarea "Mai mare?". "Acest lucru ne-a permis să observăm modul în care creierul procesează exact aceeași imagine în contexte de sarcini diferite", spune Mormann.
Două sisteme neuronale distincte pentru memorie
Cercetătorii au examinat activitatea a peste 3.000 de neuroni și au identificat două grupuri în mare măsură separate. Un grup, cunoscut sub numele de neuroni de conținut, a răspuns la imagini specifice, cum ar fi un biscuit, indiferent de sarcina efectuată. Celălalt grup, numit neuroni de context, a răspuns la tipul de întrebare pusă, cum ar fi "Mai mare?", Indiferent de imaginea afișată. Spre deosebire de constatările la rozătoare, doar un număr mic de neuroni s-au ocupat de ambele roluri simultan. "O constatare cheie a fost că aceste două grupuri independente de neuroni au codificat conținutul și contextul împreună și cel mai fiabil atunci când pacienții au rezolvat corect sarcina", spune Bausch.
Cum creierul reconstruiește amintirile din indicii
Pe măsură ce experimentul a progresat, interacțiunea dintre aceste două grupuri de neuroni a devenit mai puternică. Activitatea într-un neuron de conținut a început să prezică răspunsul unui neuron de context la doar câteva zeci de milisecunde mai târziu. "Părea că neuronul 'biscuit' învăța să stimuleze neuronul 'Mai mare?'", spune Mormann. Această interacțiune acționează ca un sistem de control care asigură că doar contextul relevant este readus în timpul reamintirii. Procesul, cunoscut sub numele de finalizare a modelului, permite creierului să reconstruiască o amintire completă chiar și atunci când este disponibilă doar o parte din informații.
Potrivit cercetătorilor, această separare a rolurilor ajută la explicarea motivului pentru care memoria umană este atât de adaptabilă. Prin stocarea conținutului și a contextului în "biblioteci neuronale" separate, creierul poate aplica aceeași cunoștință în multe situații diferite, fără a avea nevoie de un neuron unic pentru fiecare combinație posibilă. "Această diviziune a muncii explică probabil flexibilitatea memoriei umane: creierul poate reutiliza același concept în nenumărate situații noi, fără a avea nevoie de un neuron specializat pentru fiecare combinație individuală, prin stocarea conținutului și a contextului în 'biblioteci neuronale' separate", spune Bausch.
Mormann adaugă: "Capacitatea acestor grupuri neuronale de a se lega spontan ne permite să generalizăm informațiile, păstrând în același timp detaliile specifice ale evenimentelor individuale."
Ce urmează pentru cercetarea memoriei
În acest studiu, contextul a fost definit de întrebările afișate pe un ecran. Cu toate acestea, contextele din lumea reală pot fi și pasive, cum ar fi mediul în care te afli. Cercetările viitoare vor trebui să determine dacă creierul procesează aceste contexte de zi cu zi în același mod. Oamenii de știință intenționează, de asemenea, să testeze aceste mecanisme în afara contextelor clinice. Un alt pas important este examinarea a ceea ce se întâmplă dacă interacțiunea dintre aceste grupuri de neuroni este perturbată intenționat. Acest lucru ar putea dezvălui dacă o astfel de interferență afectează capacitatea unei persoane de a reaminti memoria corectă în contextul corect sau de a lua decizii corecte.
Studiul a fost finanțat de DFG, Fundația Volkswagen și proiectul comun NRW "iBehave".