Sposobnost pamćenja i pohranjivanja sjećanja na nekoliko dana ili cijeli život važna je funkcija
Razumijevanje načina na koji mozak pohranjuje informacije iregulira koja će sjećanja dugo ostati, a koja će nestati, pomoći će u razvoju metoda za jačanje pamćenja kod osoba s rizikom od razvoja poremećaja povezanih sa starenjem te vratiti normalnu funkciju mozga nakon ozljede.
Kako funkcionira pamćenje?
Stvaraju se i pohranjuju različite vrste memorijerazličito i u različitim područjima mozga. Neuroznanstvenici još ne razumiju u potpunosti zamršenost svih procesa, nastavljaju usavršavati detalje i otkrivati nove funkcije mozga. Međutim, poznato je da se autobiografska sjećanja – sjećanja na događaje osobno proživljene – počinju oblikovati u dijelu mozga koji se naziva hipokampus u satima i danima nakon događaja.
Neuroni su stanice živčanog sustava koje međusobno komuniciraju.drugi kroz sinapse. To su područja gdje se dvije stanice spajaju i razmjenjuju "informacije" kroz maleni procjep pomoću kemijskih poruka (neurotransmitera). Svaki neuron može biti povezan preko sinapsi s tisućama drugih.
Interakcija neurona pod mikroskopom. Video: UC Berkeley
Jedno od ključnih svojstava neurona je sinaptičnostplastični. Ovo je naziv za sposobnost sinapsi da ojačaju ili oslabe tijekom vremena kao odgovor na povećanje ili smanjenje aktivnosti interakcije. Vjeruje se da su dugoročne promjene u učinkovitosti sinapsi, ovisno o učestalosti "korištenja", važne za učenje, formiranje pamćenja i razvoj neurona.
Neuroni neprestano proizvode nove proteine zaremodeliranje dijelova sinapse, kao što su receptori za određene neurotransmitere. To omogućuje živčanim stanicama da selektivno jačaju svoje međusobne veze. Kao rezultat toga, formira se mreža koja kodira memoriju. Što se sjećanje češće “aktivira”, to jača postaje njegova neuronska mreža. Takve strukture nadilaze hipokampus i tvore dugoročnu memoriju u raznim dijelovima mozga.
Vidiš li sjećanja?
Krajem 19. stoljeća znanstvenici su stvorili prvimikroskopi su dovoljno snažni da identificiraju pojedinačne neurone. Do sredine sljedećeg stoljeća elektronski mikroskopi pokazivali su sinaptičke strukture široke samo nekoliko desetaka nanometara, a kasnije su pomoću dvofotonskih mikroskopa istraživači promatrali kako se sinaptičke veze stvaraju u stvarnom vremenu tijekom procesa učenja.
Jedan od modela koji koriste neuroznanstveniciza rad s memorijom to je engram. Ovo je naziv za fizički trag (neuronska mreža) određene memorije u mozgu. Engramske stanice su populacije neurona čija reaktivacija dovodi do individualnog vraćanja sjećanja.
Brojna istraživanja u području genetikeomogućio vizualizaciju takvih engrama. Na primjer, znanstvenici su koristili viruse za ubrizgavanje zelenog fluorescentnog proteina koji se nalazi u meduzama u mozgove miševa, uzrokujući da neuroni svijetle dok uče. A uvođenjem svjetlosno osjetljivog proteina algi, kanalrodopsina (ChR2), moguće je umjetno aktivirati određene neurone, “isključiti” ili “pokrenuti” određene engrame.
Na primjer, istraživači s MIT-a identificirali suengram koji je nastao u mozgu miševa tijekom procesa učenja straha. Opetovano umjetno aktiviranje ove mreže neurona pomoću plavog svjetla uzrokovalo je "smrzavanje" životinja, što je karakteristična reakcija na opasnost.
Druga metoda vizualizacije sjećanja jefunkcionalna magnetska rezonancija (fMRI). Ova tehnologija temelji se na povezanosti neuronske aktivnosti s promjenama u protoku krvi u mozgu. Promatrajući kako se hemodinamika (kretanje krvi) mijenja, istraživači određuju koja su područja mozga aktivna u jednom ili drugom trenutku.
Ovom tehnologijom npr.Istraživači sa Sveučilišta u Oregonu obučili su umjetnu inteligenciju da prepozna i rekonstruira slike lica koje se pojavljuju u ljudskom sjećanju. Tijekom procesa obuke sudionicima su pokazane fotografije lica različitih ljudi, a računalo je obradilo fMRI podatke i generiralo obrasce moždane aktivnosti karakteristične za svaku fotografiju.
Nakon toga, kada je sudionicima prikazan novinepoznata AI fotografija, na temelju aktivnosti mozga, računalo je pokušalo rekonstruirati lice na slici. Iako je bila daleko od toga da bude potpuno slična gotovoj slici, umjetna neuronska mreža točno je identificirala i ponovno stvorila neke značajke, a također je odražavala subjektivnu percepciju određenih osobina od strane osobe, na primjer, boju kože.
Shema eksperimenta: vježbanje (gore) i rekonstrukcija nepoznate slike (dolje). Ilustracija: Hongmi Lee, Brice A. Kuhl, Journal of Neuroscience
Može li se manipulirati sjećanjima?
Jedan od načina formiranja "lažnogsjećanja” kod miševa demonstrirali su prije gotovo deset godina istraživači s Massachusetts Institute of Technology. Pristup koji predlažu znanstvenici temelji se na identificiranju engrama povezanih s određenim događajima i njihovom aktiviranju pomoću optogenetike (kontrola neurona uz pomoć svjetla).
Shema eksperimenta za stvaranje lažnogsjećanja. Znanstvenici su očitali uzorak koji odgovara okolini A. Premjestili su životinje u okolinu B, uključili struju i paralelno uz pomoć svjetla aktivirali neurone engrama koji odgovara okolini A. Kad su ih ponovno smjestili u kontekst A , pokazali su lažno sjećanje na strah za A (smrzavanje je označeno valovitim linijama), gdje nikada nisu bili pobijeni strujom. Istodobno, nije bilo promjena u ponašanju u neutralnom okruženju C. Slika: Steve Ramirez et al., Frontiers in Behavioral Neuroscience
Znanstvenici su genetski modificirali miševe nakako bi se u neurone uveo gen koji kodira proteinski kanalrodopsin (ChR2). To je protein osjetljiv na svjetlost koji služi kao fotoreceptor u jednostaničnim zelenim algama. Gen je modificiran kako bi pokrenuo ekspresiju fluorescentnog proteina kada se neuron aktivira. Ova modifikacija omogućila je znanstvenicima da prate koji su neuroni aktivni (fluoresciraju) tijekom procesa učenja, kao i da ih ponovno aktiviraju pomoću svjetla.
Tijekom eksperimenta znanstvenici su postavililaboratorijske miševe u prvu “sobu” i očitavali engram (neuronsku mrežu) koji je odgovarao sjećanjima ove okoline. Nakon toga, životinje su premještene u drugo okruženje, aktivirani su neuroni povezani s prvom "sobom" i šokirane su.
Daljnje analize pokazale su da kod životinjaformirano je lažno sjećanje povezano sa strahom od izvornog područja (prva “soba”). Iako tamo miševi nikada nisu bili šokirani, kad su stavljeni u ovo okruženje, smrznuli su se od straha.
Normalno ponašanje "treniranog" miša prije svjetlosne aktivacije i strah nakon aktivacije engrama povezanog s prošlim strahom. Video: Liu, X. et al., Nature
Iako je ovo djelo samoprimitivan eksperiment, a ljudski je mozak mnogo složeniji od mišjeg, studija pokazuje koliko se lako mijenjaju sjećanja pod utjecajem vanjskih utjecaja. Brojna istraživanja formiranja lažnih sjećanja kod ljudi u svakodnevnom životu potvrđuju tu plastičnost.
Čitaj više:
Mač za koji se smatralo da je lažan, pokazalo se da je 3000 godina star artefakt iz brončanog doba
Novi odlomci iz Knjige mrtvih pronađeni u Egiptu
Tajanstveni otisak ispod zemlje iznenadio je znanstvenike. Star je preko 1000 godina