Muistien muodostaminen ja muistaminen on monimutkainen synkronointi- ja desynkronisointijärjestelmä aivojen eri osissa. vuosikymmen 3s - anatomia verkossa / Shutterstock

Yritä muistaa se viimeinen illallinen, josta menit. Ehkä muistat tuon herkullisen paskan maun, jazz-pianistin äänet nurkassa tai sen kiertävän naurun kannettavasta herrasmiestä kolmesta pöydästä. Se mitä et todennäköisesti muista, on panostaminen näiden pienien yksityiskohtien muistamiseen.

Jotenkin aivosi on käsitellyt kokemuksen nopeasti ja muuttanut siitä vankan, pitkäaikaisen muistin ilman vakavia ponnisteluja itseltäsi. Ja kun pohdiskelet tätä ateriaa tänään, aivosi ovat tuottaneet muistiin HD-elokuvan aterian muistista, henkisen katselun nautinnon vuoksi, muutamassa sekunnissa.

Epäilemättä kykymme luoda ja hakea pitkäaikaisia ​​muistoja on olennainen osa ihmiskokemusta - mutta prosessista on vielä paljon opittavaa. Esimerkiksi meiltä puuttuu selkeä käsitys siitä, kuinka eri aivoalueet ovat vuorovaikutuksessa muistojen muodostamiseksi ja hakemiseksi. Mutta äskettäinen tutkimus valaisee uutta valoa tähän ilmiöön osoittamalla, kuinka hermostoaktiivisuus kahdella erillisellä aivoalueella on vuorovaikutuksessa muistin nouton aikana.

Hippokampuksella, rakenteella, joka sijaitsee syvällä aivoissa, on jo kauan pidetty napa muistiin. Hippokampus auttaa “liimaamaan” muistin osat yhteen (“missä” ja “milloin”) varmistamalla, että neuronit tulevat yhdessä. Tätä kutsutaan usein "hermosynkronoinniksi". Kun neuronia, jotka koodittavat "missä", synkronoidaan neuronien kanssa, jotka koodittavat "milloin", nämä yksityiskohdat yhdistyvät ilmiön kautta, joka tunnetaan nimellä "Hebian oppiminen".

Mutta hippokampus on yksinkertaisesti liian pieni tallentamaan kaikki pienet yksityiskohdat muistiin. Tämä on johtanut tutkijoita teorioimaan hippokampuksen kehottaa neokorteksia - alue, joka käsittelee monimutkaisia ​​aistinvaraisia ​​yksityiskohtia, kuten ääni ja näkö -, jotta voidaan täyttää muistin yksityiskohdat.

Neocortex tekee tämän tekemällä aivan päinvastoin kuin hippokampus - se varmistaa, että hermosolut eivät tule yhdessä. Tätä kutsutaan usein “hermosynkronisoitumiseksi”. Kuvittele, että kysyisit 100-ihmisiltä heidän nimensä. Jos he synkronoivat vastauksensa (eli kaikki huutavat samanaikaisesti), et todennäköisesti ymmärrä mitään. Mutta jos he synkronoivat vastauksensa (ts. He vuorottelevat puhumalla heidän nimensä), aiot todennäköisesti kerätä heiltä paljon enemmän tietoa. Sama pätee neokortikaalisiin hermosoluihin - jos ne synkronoituvat, he kamppailevat saadakseen viestinsä eteenpäin, mutta jos ne synkronoituvat, tieto on helposti löydettävissä.

Tutkimuksemme löytyi että hippokampus ja neokorteksi toimivat yhdessä muistin palauttamisen yhteydessä. Näin tapahtuu, kun hippokampus synkronoi toimintansa liittääkseen muistin osat yhteen ja myöhemmin auttaa muistamaan muistin. Samaan aikaan neocortex synkronoi toimintaansa auttaakseen prosessoimaan tietoja tapahtumasta ja myöhemmin auttamaan käsittelemään muistia koskevia tietoja.

Kissoista ja polkupyöristä

Testasimme 12-epilepsiapotilaita 24 - 53-vuotiaina. Kaikilla oli elektrodit sijoitettu suoraan hippokampuksensa ja neokorteksinsa aivokudokseen osana heidän epilepsian hoitoa. Kokeen aikana potilaat oppivat assosiaatioita eri ärsykkeiden välillä (kuten sanat, äänet ja videot) ja muistelivat myöhemmin nämä assosiaatiot. Esimerkiksi potilaalle voidaan näyttää sana “kissa”, jota seuraa video kadulla pyöräilevästä pyörästä.

Potilas yrittää sitten luoda elävän linkin näiden kahden välillä (ehkä pyörällä ajava kissa) välille, jotta he muistavat kahden esineen välisen yhteyden. Myöhemmin heille esitetään yksi esine ja pyydettiin muistamaan toinen. Sitten tutkijat tutkivat kuinka hippokampus oli vuorovaikutuksessa neokortsin kanssa, kun potilaat oppivat ja muistuttivat näitä assosiaatioita.

Oppimisen aikana hermoaktiivisuus neokorteksissa epäsynkronisoituu ja sitten noin 150 millisekuntia myöhemmin, hermoaktiivisuus hippokampuksessa synkronoituu. Näennäisesti ärsykkeiden aistien yksityiskohtia koskevat tiedot prosessoitiin ensin neokorteksissa ennen kuin ne siirrettiin hippokampukseen liimattaviksi.

Havaitsimme, että hippokampus ja neocortex tekevät tiivistä yhteistyötä muotoillessaan ja haettaessa muistoja. Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

Kiehtovasti tämä malli kääntyi nouton aikana - hermoaktiivisuus hippokampuksessa ensin synkronoitiin ja sitten, noin 250 millisekuntia myöhemmin, hermoaktiivisuus neokorteksissa, joka epäsynkronisoitui. Tällä kertaa näytti siltä, ​​että hippokampus muistutti ensin muistin osuutta ja alkoi sitten kysyä neokorteksilta yksityiskohtia.

Tuloksemme tukevat viimeaikainen teoria mikä viittaa siihen, että desynkronisoidun neokorteksin ja synkronoidun hippokampuksen on toimittava vuorovaikutuksessa muistojen muodostamiseksi ja muistamiseksi.

Aivojen stimulaatiosta on tullut lupaava menetelmä kognitiivisten laitteidemme parantamiseksi, mutta on osoittautunut vaikeaksi stimuloida hippokampusta pitkäaikaisen muistin parantamiseksi. Keskeinen ongelma on ollut, että hippokampus sijaitsee syvällä aivoissa ja siihen on vaikea päästä päänahasta tehdyn aivojen stimulaation avulla. Mutta tämän tutkimuksen tulokset tarjoavat uuden mahdollisuuden. Stimuloimalla neokortsin alueita, jotka ovat yhteydessä hippokampukseen, ehkä hippokampusta voidaan epäsuorasti ajaa luomaan uusia muistoja tai muistamaan vanhoja.

Ymmärrys siitä, kuinka hippokampus ja neokorteksit toimivat yhdessä muistoja muodostettaessa ja muistettaessa, voi olla tärkeää kehittää edelleen uusia tekniikoita, jotka voivat auttaa parantamaan muistia niille, jotka kärsivät kognitiivisista häiriöistä, kuten dementiasta, sekä lisäämään muistia koko väestössä.

Tietoja Tekijät

Benjamin J. Griffiths, Tohtori, Birminghamin yliopisto ja Simon Hanslmayr,, Birminghamin yliopisto

Tämä artikkeli julkaistaan ​​uudelleen Conversation Creative Commons -lisenssin alla. Lue alkuperäinen artikkeli.

books_behavior