Abilitatea de a-și aminti și de a stoca amintiri pentru câteva zile sau o viață este o funcție importantă
Înțelegerea modului în care creierul stochează informații șireglează ce amintiri vor rămâne mult timp și care vor dispărea, va ajuta la dezvoltarea unor metode de întărire a memoriei la cei cu risc de a dezvolta tulburări legate de vârstă și la restabilirea funcției normale a creierului după o leziune.
Cum funcționează memoria?
Sunt create și stocate diferite tipuri de memoriediferit și în diferite zone ale creierului. Oamenii în neuroștiință nu înțeleg încă pe deplin complexitățile tuturor proceselor, ei continuă să perfecționeze detaliile și să descopere noi funcții ale creierului. Cu toate acestea, se știe că amintirile autobiografice - amintiri ale evenimentelor trăite personal - încep să prindă contur într-o parte a creierului numită hipocamp în orele și zilele următoare evenimentului.
Neuronii sunt celulele sistemului nervos care comunică între ele.alta prin sinapse. Acestea sunt zone în care două celule se conectează și fac schimb de „informații” printr-un mic decalaj folosind mesaje chimice (neurotransmițători). Fiecare neuron poate fi conectat prin sinapse la mii de alții.
Interacțiunea neuronilor la microscop. Video: UC Berkeley
Una dintre proprietățile cheie ale neuronilor este sinapticaplastic. Acesta este numele dat capacității sinapselor de a se întări sau slăbi în timp, ca răspuns la o creștere sau scădere a activității de interacțiune. Se crede că modificările pe termen lung ale eficienței sinapselor, în funcție de frecvența de „utilizare”, sunt importante pentru învățare, formarea memoriei și dezvoltarea neuronală.
Neuronii produc în mod constant noi proteine pentruremodelarea unor părți ale sinapselor, cum ar fi receptorii pentru anumiți neurotransmițători. Acest lucru permite celulelor nervoase să-și întărească selectiv conexiunile între ele. Ca rezultat, se formează o rețea care codifică memoria. Cu cât o memorie este „activată” mai des, cu atât rețeaua ei neuronală devine mai puternică. Astfel de structuri depășesc hipocampul și formează memorie pe termen lung în diferite părți ale creierului.
Poți vedea amintiri?
La sfârșitul secolului al XIX-lea, oamenii de știință au creat primulmicroscoapele sunt suficient de puternice pentru a identifica neuronii individuali. Până la mijlocul secolului următor, microscoapele electronice au arătat structuri sinaptice lățime de doar câteva zeci de nanometri, iar mai târziu, folosind microscoape cu doi fotoni, cercetătorii au observat cum se formează conexiunile sinaptice în timp real în timpul procesului de învățare.
Unul dintre modelele pe care le folosesc oamenii de științăpentru lucrul cu memoria este o engramă. Acesta este numele dat urmei fizice (rețeaua neuronală) a unei anumite amintiri din creier. Celulele engrame sunt populații de neuroni a căror reactivare duce la recuperarea memoriei individuale.
Numeroase cercetări în domeniul geneticiia făcut posibilă vizualizarea unor astfel de engrame. De exemplu, oamenii de știință au folosit viruși pentru a injecta o proteină verde fluorescentă găsită în meduze în creierul șoarecilor, determinând neuronii să strălucească pe măsură ce învață. Și prin introducerea proteinei sensibile la lumină a algelor, canalrhodopsin (ChR2), este posibilă activarea artificială a anumitor neuroni, „oprirea” sau „pornirea” anumitor engrame.
De exemplu, cercetătorii de la MIT au identificato engramă care s-a format în creierul șoarecilor în timpul procesului de învățare a fricii. Activarea artificială repetată a acestei rețele de neuroni folosind lumina albastră a făcut ca animalele să „înghețe”, o reacție caracteristică la pericol.
O altă metodă de vizualizare a amintirilor esteimagistica prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI). Această tehnologie se bazează pe legătura activității neuronale cu modificările fluxului sanguin din creier. Observând modul în care se modifică hemodinamica (mișcarea sângelui), cercetătorii determină care zone ale creierului sunt active la un moment dat.
Cu această tehnologie, de exemplu,Cercetătorii de la Universitatea din Oregon au instruit AI pentru a recunoaște și a reconstrui imaginile faciale care apar în memoria umană. În timpul procesului de formare, participanților li s-au arătat fotografii ale fețelor diferitelor persoane, iar un computer a procesat datele fMRI și a generat modele de activitate cerebrală caracteristice fiecărei fotografii.
După aceea, când participanților li s-a arătat un nouFotografie AI necunoscută, bazată pe activitatea creierului, computerul a încercat să reconstruiască fața din imagine. Deși era departe de a fi complet similară cu imaginea finită, rețeaua neuronală artificială a identificat și recreat cu precizie unele trăsături și a reflectat, de asemenea, percepția subiectivă a anumitor trăsături de către o persoană, de exemplu, culoarea pielii.
Schema de experiment: antrenament (sus) și reconstrucție a unei imagini necunoscute (jos). Ilustrație: Hongmi Lee, Brice A. Kuhl, Journal of Neuroscience
Amintirile pot fi manipulate?
Una dintre modalitățile de a forma „falsamintiri” la șoareci a fost demonstrat în urmă cu aproape un deceniu de către cercetătorii de la Institutul de Tehnologie din Massachusetts. Abordarea propusă de oamenii de știință se bazează pe identificarea engramelor asociate cu anumite evenimente și activarea lor folosind optogenetică (controlul neuronilor cu ajutorul luminii).
Schema experimentului pentru a crea falseamintiri. Oamenii de știință au citit modelul corespunzător mediului A. Au mutat animalele în mediul B, au pornit curentul și, în paralel, cu ajutorul luminii au activat neuronii engramei corespunzători mediului A. Când au fost plasați din nou în contextul A. , au arătat o falsă amintire de frică pentru A (înghețarea este indicată de linii ondulate), unde nu au fost niciodată electrocutate. În același timp, nu au existat modificări ale comportamentului în mediul neutru C. Imagine: Steve Ramirez et al., Frontiers in Behavioral Neuroscience
Oamenii de știință au modificat genetic șoareciîn scopul introducerii în neuroni a genei care codifică proteina canalrhodopsin (ChR2). Este o proteină sensibilă la lumină care servește ca fotoreceptor în algele verzi unicelulare. Gena a fost modificată pentru a declanșa expresia unei proteine fluorescente atunci când neuronul este activat. Această modificare a permis oamenilor de știință să urmărească neuronii activi (fluorescerea) în timpul procesului de învățare, precum și să-i reactiveze folosind lumină.
În timpul experimentului, oamenii de știință au plasatșoarecii de laborator în prima „camera” și citiți engrama (rețeaua neuronală) care corespundea amintirilor acestui mediu. După aceasta, animalele au fost mutate în al doilea mediu, neuronii asociați cu prima „camera” au fost activați și au fost șocați.
Analize ulterioare au arătat că la animales-a format o amintire falsă asociată cu frica de zona inițială (prima „camera”). Deși șoarecii nu au fost niciodată șocați acolo, atunci când au fost plasați în acest mediu, au înghețat de frică.
Comportamentul normal al unui mouse „antrenat” înainte de activarea luminii și frica după activarea unei engrame asociate cu o frică din trecut. Video: Liu, X. et al., Nature
Deși această lucrare este numaiun experiment primitiv, iar creierul uman este mult mai complex decât un șoarece, studiul arată cât de ușor se schimbă amintirile sub influența influențelor externe. Numeroase studii privind formarea de amintiri false la oameni în viața de zi cu zi confirmă această plasticitate.
Citeste mai mult:
Sabia despre care se crede că este falsă se dovedește a fi un artefact vechi de 3.000 de ani din epoca bronzului
Noi pasaje din Cartea Morților găsite în Egipt
O amprentă misterioasă în subteran i-a surprins pe oamenii de știință. Are peste 1000 de ani