ΠΩΣ ΣΧΗΜΑΤΙΖΕΤΑΙ ΜΙΑ ΜΝΗΜΗ ΣΤΟΝ ΕΓΚΕΦΑΛΟ

Οι επιστήμονες που διερευνούν πώς καταγράφεται κάτι ως μνήμη στον εγκέφαλο έχουν νέα ευρήματα. Και ελπίζουν ότι θα τους βοηθήσουν να λύσουν απορίες για προβλήματα όπως το Αλτσχάιμερ.

Eρευνητές θέλησαν να ανακαλύψουν τη διαδικασία που ακολουθεί ο ανθρώπινος εγκέφαλος για να διαχωρίσει, να αποθηκεύσει και να ανακτήσει αναμνήσεις. Η μελέτη υποστηρίχθηκε από το National Institutes of Health’s Brain Research through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) Initiative και δημοσιεύτηκε στο Nature Neuroscience.

Εντόπισαν δύο τύπους κυττάρων που έχουμε στον εγκέφαλό μας και εμπλέκονται στην οργάνωση διακριτών αναμνήσεων, με βάση το πότε εμφανίζονται αυτές. Το εύρημα πιστεύεται πως μπορεί να βοηθήσει και στις επιπτώσεις που έχει η διαδικασία ως προς τις διαταραχές μνήμης (π.χ. Αλτσχάιμερ).

Ο διευθυντής του προγράμματος, Jim Gnadt, εξήγησε πως τα τελευταία ευρήματα αλλάζουν τον τρόπο που οι ερευνητές μελετούσαν έως τώρα το πώς σκέφτεται ο ανθρώπινος εγκέφαλος: «Φέρνουν στην ανθρώπινη νευροεπιστήμη μια προσέγγιση που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως σε μη ανθρώπινα πρωτεύοντα και τρωκτικά, με απευθείας καταγραφές από νευρώνες που δημιουργούν τις σκέψεις».

Επικεφαλής της έρευνας είναι ο Ueli Rutishauser, καθηγητής νευροχειρουργικής, νευρολογίας και βιοϊατρικών επιστημών στο Cedars-Sinai Medical Center του Λος Άντζελες. Όλα ξεκίνησαν με μια απλή ερώτηση: Πώς σχηματίζει και οργανώνει ο εγκέφαλος μας τις αναμνήσεις; Όπως είπε, ενώ ζούμε τη συνειδητή ζωή μας (όταν είμαστε ξύπνιοι) ως συνεχή εμπειρία, βάσει των μελετών για την ανθρώπινη συμπεριφορά πιστεύεται ότι αποθηκεύουμε τα γεγονότα ως μεμονωμένες, ξεχωριστές στιγμές. Με ποιον τρόπο, όμως, σηματοδοτείται η αρχή και το τέλος μιας ανάμνησης;

«Αυτή η θεωρία αναφέρεται ως “κατάτμηση των γεγονότων” και γνωρίζουμε πραγματικά πολύ λίγα πράγματα, για το πώς λειτουργεί στον ανθρώπινο εγκέφαλο».

Rutishauser lab, Cedars-Sinai Medical Center

Για να δοθούν απαντήσεις, ο Dr. Rutishauser και οι συνεργάτες του δούλεψαν με 20 ασθενείς που υποβάλλονταν σε ενδοκρανιακή καταγραφή της εγκεφαλικής δραστηριότητας, στο πλαίσιο καθοδήγησης χειρουργικής επέμβασης για τη θεραπεία επιληψίας που είναι ανθεκτική στα φάρμακα.

Οι ερευνητές εξέτασαν πώς επηρεάστηκε η εγκεφαλική δραστηριότητα των ασθενών ενώ έβλεπαν αποσπάσματα ταινιών με διαφορετικούς τύπους «γνωστικών ορίων». Πρόκειται για μεταβάσεις που πιστεύεται ότι προκαλούν αλλαγές στον τρόπο αποθήκευσης μιας μνήμης και ότι σηματοδοτούν την έναρξη και την ολοκλήρωση των «αρχείων» της μνήμης στον εγκέφαλο.

• Ο πρώτος τύπος αναφέρεται ως «μαλακό όριο»: Οι μετέχοντες είδαν ένα clip με μια σκηνή που ξαφνικά «πηδούσε» σε άλλη, η οποία συνέχιζε την αφήγηση της ίδιας ιστορίας. Για παράδειγμα, φάση από αγώνα μπέιζμπολ με το κοινό να πετάγεται έπειτα από ένα χτύπημα, πριν η κάμερα επικεντρώσει στον παίκτη που το έκανε.
• Ο δεύτερος τύπος αναφέρεται ως «σκληρό όριο»: Οι ασθενείς είδαν ένα clip με απότομο πέρασμα σε σκηνή που διηγείτο μια εντελώς διαφορετική ιστορία. Δηλαδή, μετά το χτύπημα στον αγώνα του μπέιζμπολ, έπεφτε διαφήμιση.

«Το πόσο αλλάζει η αφήγηση από το ένα clip στο άλλο καθορίζει τον τύπο των νοητικών ορίων», εξήγησε εκ των συνεργατών της έρευνας ο Dr. Jie Zheng, συνεργάτης στο Παιδιατρικό Νοσοκομείο της Βοστώνης.

Πώς δημιουργείται μια νέα μνήμη

Οι επιστήμονες κατέγραφαν την εγκεφαλική δραστηριότητα των μετεχόντων καθώς παρακολουθούσαν τα clips. Παρατήρησαν ότι δύο ξεχωριστές ομάδες κυττάρων ανταποκρίθηκαν σε διαφορετικούς τύπους «ορίων» με αύξηση της δραστηριότητάς τους.

• Μια ομάδα («οριακά κύτταρα») έγινε πιο ενεργή ως απόκριση – είτε σε επίπεδο μαλακού ορίου, είτε σε σκληρού.
• Η δεύτερη («κύτταρα συμβάντων») ανταποκρίθηκε μόνο στα «σκληρά όρια».

Αυτό οδήγησε στη θεωρία ότι η δημιουργία μιας νέας μνήμης ενεργοποιείται όταν υπάρχει αιχμή στη δραστηριότητα των ορίων και των κελιών συμβάντων, μετά δηλαδή από ένα «σκληρό όριο».

Μπερδευτήκατε;

iStock

Οι ερευνητές έδωσαν τα ευρήματα τους ως προς τον τρόπο αποθήκευσης και πρόσβασης στις αναμνήσεις, και σε πιο απλή γλώσσα. Το παράδειγμα που ακολουθεί ανήκει στον Dr. Rutishauser:

«Σκεφτείτε τον τρόπο με τον οποίο αποθηκεύονται οι φωτογραφίες στο τηλέφωνο ή τον υπολογιστή σας. Συχνά, οι φωτογραφίες ομαδοποιούνται αυτόματα σε συμβάντα, με βάση το πότε και πού τραβήχτηκαν. Στη συνέχεια, εμφανίζονται σε εσάς ως φωτογραφία-κλειδί από αυτό το συμβάν. Όταν κάνετε κλικ στο στιγμιότυπο, μπορείτε να εμβαθύνετε στο συγκεκριμένο συμβάν.

»Ως οριακή απόκριση μπορεί να θεωρηθεί η δημιουργία μιας νέας φωτογραφίας από ένα γεγονός. Καθώς δημιουργείτε τη μνήμη, είναι σαν να προστίθενται νέες φωτογραφίες στο γεγονός.

»Όταν εμφανίζεται ένα “σκληρό όριο”, αυτό το συμβάν “κλείνει” και “ξεκινά” ένα νέο.

»Τα “μαλακά όρια” θεωρείται ότι αντιπροσωπεύουν νέες εικόνες, οι οποίες δημιουργούνται μέσα σε ένα μεμονωμένο γεγονός».

Το επόμενο βήμα

Αφότου διευκρινίστηκαν τα παραπάνω, οι ερευνητές εξέτασαν τα της ανάκτησης της μνήμης και του τρόπου που αυτή η διαδικασία σχετίζεται με την πυροδότηση οριακών κυττάρων και κυττάρων συμβάντων.

Υποστήριξαν τη θεωρία ότι ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί τα πικ των ορίων ως δείκτες για «ξεσκαρτάρισμα» των προηγούμενων αναμνήσεων. Γίνεται με τρόπο που χρησιμοποιούμε τις βασικές φωτογραφίες, για την αναγνώριση γεγονότων. Όταν ο εγκέφαλος βρίσκει ένα μοτίβο «πυροδότησης» που μοιάζει οικείο, «ανοίγει» αυτό το συμβάν.

Unsplash John Kilmister

Ως προς τη σχετική μελέτη, χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικά τεστ μνήμης, που σχεδιάστηκαν ειδικά.

Στο πρώτο τεστ, οι συμμετέχοντες παρακολούθησαν μια σειρά ακίνητων εικόνων και ρωτήθηκαν αν «υπήρχαν» στα clips που είχαν δει νωρίτερα. Φάνηκε πως ήταν πιο πιθανό να θυμούνται εικόνες που εμφανίστηκαν αμέσως μετά από ένα «σκληρό μόριο», από ό,τι μετά ένα «μαλακό». Δηλαδή, με τη δημιουργία μιας νέας «φωτογραφίας» ή ενός νέου «γεγονότος».

Στο δεύτερο τεστ, οι μετέχοντες είδαν ζευγάρια εικόνων που υπήρχαν στα clips. Κλήθηκαν να απαντήσουν ποια από τις δυο εικόνες που είχαν μπροστά τους είχε εμφανιστεί πρώτη. Αποδείχθηκε ότι δυσκολεύονταν πολύ περισσότερο να διαλέξουν τη σωστή εικόνα όταν το ζευγάρι των εικόνων εμφανίζονταν σε διαφορετικές πλευρές ενός «σκληρού ορίου». Αυτό έγινε πιθανότατα επειδή είχαν «αποθηκευτεί» σε διαφορετικά «γεγονότα».

Ο Dr. Rutishauser και η ομάδα του σχεδιάζουν να εξετάσουν δύο πιθανές οδούς, ώστε να αναπτύξουν θεραπείες που σχετίζονται με αυτά τα ευρήματα (και έχουν να κάνουν με θέματα στη μνήμη μας).