Az emlékek emlékezésének és tárolásának képessége néhány napig vagy egy életen át fontos funkció
Annak megértése, hogy az agy hogyan tárolja az információkat ésszabályozza, hogy mely emlékek maradjanak meg sokáig, és melyek tűnjenek el, segít kidolgozni a memória erősítésére szolgáló módszereket az életkorral összefüggő rendellenességek kialakulásának kockázatában szenvedőknél, és helyreállítja a normál agyműködést sérülés után.
Hogyan működik a memória?
Különféle memóriatípusok jönnek létre és tárolódnakeltérően és az agy különböző területein. Az idegtudósok még nem értik teljesen minden folyamat bonyolultságát, továbbra is finomítják a részleteket és új agyi funkciókat fedeznek fel. Ismeretes azonban, hogy az önéletrajzi emlékek – a személyesen átélt események emlékei – az eseményt követő órákban és napokban kezdenek formát ölteni az agy hippokampusznak nevezett részében.
A neuronok az idegrendszer sejtjei, amelyek egymással kommunikálnak.egy másik szinapszisokon keresztül. Ezek olyan területek, ahol két sejt összekapcsolódik, és egy apró résen keresztül "információkat" cserél kémiai üzenetek (neurotranszmitterek) segítségével. Minden egyes neuron szinapszisokon keresztül kapcsolódhat több ezer másikhoz.
Neuronok kölcsönhatása mikroszkóp alatt. Videó: UC Berkeley
A neuronok egyik legfontosabb tulajdonsága a szinaptikusműanyag. Ez a név a szinapszisok azon képességének, hogy idővel megerősödjenek vagy gyengüljenek az interakciós aktivitás növekedésére vagy csökkenésére válaszul. Úgy gondolják, hogy a szinapszisok hatékonyságának hosszú távú, a „használat gyakoriságától” függő változásai fontosak a tanulás, a memória kialakítása és az idegsejtek fejlődése szempontjából.
A neuronok folyamatosan új fehérjéket termelneka szinapszis egyes részeinek, például bizonyos neurotranszmitterek receptorainak átalakítása. Ez lehetővé teszi az idegsejtek számára, hogy szelektíven erősítsék kapcsolataikat egymással. Ennek eredményeként létrejön egy hálózat, amely kódolja a memóriát. Minél gyakrabban „aktiválódik” egy memória, annál erősebb lesz a neurális hálózata. Az ilyen struktúrák túlmutatnak a hippocampuson, és hosszú távú memóriát képeznek az agy különböző részein.
Látsz emlékeket?
A 19. század végén a tudósok létrehozták az elsőtA mikroszkópok elég erősek az egyes neuronok azonosításához. A következő évszázad közepére az elektronmikroszkópok már csak néhány tíz nanométer széles szinaptikus struktúrákat mutattak, később pedig kétfotonos mikroszkóp segítségével figyelték meg a kutatók, hogyan alakulnak ki valós időben a szinaptikus kapcsolatok a tanulási folyamat során.
Az idegtudósok által használt modellek egyikea memóriával való munkához ez egy engram. Ez a név egy adott memória fizikai nyomának (neurális hálózatának) az agyban. Az Engram-sejtek neuronok populációi, amelyek újraaktiválása egyéni memória-visszakereséshez vezet.
Számos kutatás a genetika területénlehetővé tette az ilyen engramok megjelenítését. A tudósok például vírusokat használtak arra, hogy a medúzában található zöld fluoreszcens fehérjét egerek agyába fecskendezzék, amitől a neuronok izzanak, miközben tanulnak. Az algák fényérzékeny fehérje, a canalrhodopszin (ChR2) bevezetésével pedig lehetőség nyílik bizonyos neuronok mesterséges aktiválására, bizonyos engramok „kikapcsolására” vagy „indítására”.
Például az MIT kutatói azonosítottákegy engram, amely az egerek agyában alakult ki a félelem tanulásának folyamata során. Ennek a neuronhálózatnak a kék fénnyel történő ismételt mesterséges aktiválása az állatok „lefagyását” okozta, ami jellegzetes reakció a veszélyre.
Az emlékek megjelenítésének másik módja azfunkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI). Ez a technológia a neuronális aktivitás és az agy véráramlásának változásai közötti kapcsolaton alapul. A hemodinamika (vérmozgás) változásának megfigyelésével a kutatók meghatározzák, hogy az agy mely területei aktívak egykor vagy olyankor.
Ezzel a technológiával pl.Az Oregoni Egyetem kutatói az AI-t képezték ki az emberi emlékezetben felbukkanó arcképek felismerésére és rekonstruálására. A képzési folyamat során a résztvevőknek különböző emberek arcáról készült fényképeket mutattak meg, egy számítógép pedig feldolgozta az fMRI-adatokat, és az egyes fényképekre jellemző agyi aktivitási mintákat generált.
Ezt követően, amikor a résztvevőknek egy újismeretlen mesterséges intelligencia fotó, agyi aktivitás alapján a számítógép megpróbálta rekonstruálni a képen látható arcot. Bár korántsem hasonlított teljesen a kész képre, a mesterséges neurális háló pontosan azonosított és újrateremtett néhány jellemzőt, és tükrözte bizonyos tulajdonságok, például a bőrszín szubjektív észlelését is.
Kísérleti séma: betanítás (fent) és ismeretlen kép rekonstrukciója (lent). Illusztráció: Hongmi Lee, Brice A. Kuhl, Journal of Neuroscience
Lehet-e manipulálni az emlékeket?
Az egyik módja a "hamisemlékek” egerekben mutatták be csaknem egy évtizeddel ezelőtt a Massachusetts Institute of Technology kutatói. A tudósok által javasolt megközelítés az egyes eseményekhez kapcsolódó engramok azonosításán és azok optogenetikai (a neuronok fény segítségével történő szabályozásán) történő aktiválásán alapul.
A hamis létrehozására irányuló kísérlet sémájaemlékek. A tudósok leolvasták az A környezetnek megfelelő mintát. Áthelyezték az állatokat a B környezetbe, bekapcsolták az áramot, és ezzel párhuzamosan a fény segítségével aktiválták az A környezetnek megfelelő engram neuronjait. Amikor ismét az A környezetbe kerültek , hamis emléket mutattak az A-tól való félelemről (a fagyást hullámos vonalak jelzik), ahol soha nem értek áramütést. Ugyanakkor a C semleges környezetben nem történt változás a viselkedésben. Kép: Steve Ramirez et al., Frontiers in Behavioral Neuroscience
A tudósok genetikailag módosított egereketa canalrhodopssin (ChR2) fehérjét kódoló gén neuronokba való bejuttatására. Ez egy fényérzékeny fehérje, amely fotoreceptorként szolgál az egysejtű zöld algákban. A gént úgy módosították, hogy a neuron aktiválásakor fluoreszcens fehérje expresszióját váltsa ki. Ez a módosítás lehetővé tette a tudósok számára, hogy nyomon kövessék, mely neuronok aktívak (fluoreszkálnak) a tanulási folyamat során, valamint fény segítségével újraaktiválják őket.
A kísérlet során a tudósok elhelyeztéklaboratóriumi egereket az első „szobába”, és elolvassák az engramot (neurális hálózat), amely megfelelt ennek a környezetnek az emlékeinek. Ezt követően az állatok a második környezetbe kerültek, az első „szobához” kapcsolódó neuronok aktiválódtak, és sokkot kaptak.
További elemzések kimutatták, hogy állatokbanhamis emlék alakult ki az eredeti terület (az első „szoba”) félelmével kapcsolatban. Bár az egereket ott soha nem sokkolták meg, ebbe a környezetbe kerülve megdermedtek a félelemtől.
A „kiképzett” egér normál viselkedése fényaktiválás előtt és félelem egy múltbeli félelemmel kapcsolatos engram aktiválása után. Videó: Liu, X. et al., Nature
Bár ez a munka csakprimitív kísérlet, és az emberi agy sokkal összetettebb, mint egy egér, a tanulmány azt mutatja, hogy az emlékek milyen könnyen változnak külső hatások hatására. Az emberekben a mindennapi életben a hamis emlékek kialakulásáról szóló számos tanulmány megerősíti ezt a plaszticitást.
Olvass tovább:
A hamisnak hitt kardról kiderül, hogy egy 3000 éves bronzkori műtárgy
Új részeket találtak Egyiptomban a Halottak könyvéből
A föld alatti rejtélyes lenyomat meglepte a tudósokat. Több mint 1000 éves