Naukowcy wiedzą, jak tworzymy wspomnienia. Odpowiadają za to dwa regiony mózgu

Tworzenie wspomnień poprzez odtwarzanie sekwencji

Komórki odpowiedzialne za kodowanie czasu znajdują się w hipokampie i korze śródwęchowej. Neurony te uruchamiają się we wzorcach odzwierciedlających kolejność zdarzeń, a nawet odtwarzają je po zakończeniu doświadczenia. Odkrycie to zapewnia wgląd w to, jak mózg integruje informacje „co” i „kiedy” w celu tworzenia wspomnień. Mózg odtwarza sekwencje zdarzeń podczas odpoczynku. Co ciekawe, proces ten wspomaga tworzenie wspomnień. Odkrycie to może pomóc w tworzeniu urządzeń neuroprotetycznych poprawiających pamięć.

Przełomowe badanie prowadzone przez UCLA Health zaczęło odkrywać jedną z podstawowych tajemnic neuronauki: w jaki sposób ludzki mózg koduje i nadaje sens przepływowi czasu i doświadczeniom.

Naukowcom udało się zarejestrować aktywność poszczególnych neuronów u ludzi. Badanie wykazało, że określone typy komórek mózgowych uruchamiały się w sposób odzwierciedlający kolejność i strukturę doświadczeń danej osoby. Nasze mózgi zachowują te wzorce i w czasie spoczynku odtwarzają je ponownie. Celem tego jest przygotowanie się na przyszłe bodźce.

Odkrycia te dostarczają pierwszych empirycznych dowodów na to, w jaki sposób określone komórki mózgowe integrują informacje „co” i „kiedy”. Współautor badania, dr Itzhak Fried, powiedział, że wyniki mogą posłużyć do opracowania urządzeń neuroprotetycznych w celu poprawy pamięci i innych funkcji poznawczych.

„Rozpoznawanie wzorców z doświadczeń ma kluczowe znaczenie w tworzeniu pamięci, przewidywaniu potencjalnych przyszłych wyników i kierowaniu zachowaniami” – powiedział Fried, dyrektor chirurgii padaczki w UCLA Health.

Polecamy: Stymulacja elektryczna mózgu może poprawiać pamięć

Funkcje hipokampu i kory śródwęchowej

Hipokamp i kora śródwęchowa to dwa regiony mózgu, które są ważne dla tworzenia pamięci. Współdziałają ze sobą, tworząc „mapę poznawczą”. Neurony hipokampa działają jako „komórki miejsca”, które pokazują, kiedy człowiek (lub zwierzę) znajduje się w określonej lokalizacji. Natomiast neurony entorhinalne działają jako „komórki siatki”, zapewniając orientację przestrzenną.

Dalsze badania wykazały, że podobny mechanizm działa przy interpretacji doświadczeń takich jak czas, częstotliwość dźwięku czy cechy obiektów. Kluczowym odkryciem Frieda i jego współpracowników były tzw. „komórki koncepcyjne” w ludzkim hipokampie i korze śródwęchowej. Reagują one na konkretne osoby, miejsca lub różne obiekty. Mają istotne znaczenie dla naszej zdolności zapamiętywania.

Badania na rozpoznawanie wzorców

Aby zbadać przetwarzanie zdarzeń w czasie przez mózg, do badania zrekrutowano 17 uczestników z nieuleczalną padaczką. Naukowcy zarejestrowali aktywność neuronalną uczestników, gdy wykonywali zadania behawioralne polegające na rozpoznawaniu wzorców i sekwencjonowaniu obrazów.

Uczestnicy zostali poinstruowani, aby wykonywać zadania takie jak określenie, czy obraz przedstawia osobę, czy nie. Uczestnicy wybrali obrazy sławnych aktorów, muzyków czy miejsc na podstawie swoich preferencji. W pierwszej fazie badacze wyświetlali wizerunki w losowej kolejności. W kolejnej kolejność obrazów była określana przez położenie na wykresie. Ostatnia faza była identyczna z pierwszą.

Podczas oglądania tych obrazów uczestnicy zostali poproszeni o wykonanie różnych zadań behawioralnych, które nie były związane z obrazami na wykresie. Zadania te obejmowały określenie, czy obraz przedstawiał mężczyznę, czy kobietę lub, czy był lustrzanym odbiciem w porównaniu z poprzednią fazą.

Polecamy: HOLISTIC NEWS: Mroczna strona każdego z nas. Rozmowa z profilerem sądowym | dr Maciej Szaszkiewicz

Tworzenie wspomnień. Wyniki i znaczenie badań

W swoich analizach Fried i jego koledzy odkryli, że neurony hipokampa i zakrętu zębatego stopniowo zaczęły modyfikować i ściśle dostosowywać swoją aktywność do sekwencji obrazów na wykresach piramid. Według Frieda wzorce te powstały naturalnie i bez bezpośrednich instrukcji dla uczestników. Ponadto wzorce neuronalne odzwierciedlały prawdopodobieństwo nadchodzących bodźców i zachowały zakodowane wzorce nawet po zakończeniu zadania.

„To badanie po raz pierwszy pokazuje nam, w jaki sposób mózg wykorzystuje mechanizmy do reprezentowania pozornie bardzo różnych rodzajów informacji: przestrzeni i czasu. Zademonstrowaliśmy na poziomie neuronalnym, w jaki sposób te reprezentacje trajektorii obiektów w czasie są włączane przez ludzki układ hipokampowo-rdzeniowy” – powiedział Fried.

Polecamy: Naukowcy odkryli nowy typ komórek mózgowych. Poznajmy tajemnice umysłu