Formarea și reamintirea amintirilor este un sistem complex de sincronizare și desincronizare în diferite părți ale creierului. decade3s- anatomie online / Shutterstock

Încercați să vă amintiți ultima cină pentru care ați ieșit. Poate îți amintești gustul acelor paste delicioase, sunetele pianistului de jazz din colț sau râsul ăla plin de boală de la domnul smerit pe trei mese. Ceea ce probabil nu vă puteți aminti este să depuneți orice efort pentru a vă aminti oricare dintre aceste mici detalii.

Cumva, creierul tău a procesat rapid experiența și a transformat-o într-o memorie robustă, pe termen lung, fără niciun efort serios din partea ta. Și, pe măsură ce reflectezi astăzi la acea masă, creierul tău a generat un film de înaltă definiție al mesei din memorie, pentru plăcerea ta de a vedea mental, în câteva secunde.

Fără îndoială, capacitatea noastră de a crea și de a recupera amintiri pe termen lung este o parte fundamentală a experienței umane - dar mai avem multe de învățat despre acest proces. De exemplu, ne lipsește o înțelegere clară a modului în care interacționează diferite regiuni ale creierului pentru a forma și a recupera amintirile. Dar studiul nostru recent aruncă o nouă lumină asupra acestui fenomen, arătând modul în care activitatea neuronală din două regiuni distincte ale creierului interacționează în timpul recuperării memoriei.

Hipocampul, o structură situată adânc în creier, a fost văzută mult timp ca fiind un hub pentru memorie. Hipocampul ajută la „lipirea” părților din memorie împreună („unde” cu „când”) asigurându-se că neuronii trag împreună. Aceasta este adesea denumită „sincronizare neuronală”. Când neuronii care codifică „unde” se sincronizează cu neuronii care codifică „când”, aceste detalii se asociază printr-un fenomen cunoscut sub numele de „Învățarea Hebbian".

Dar hipocampul este pur și simplu prea mic pentru a stoca fiecare mic detaliu al unei amintiri. Acest lucru i-a determinat pe cercetători să teoretizeze că hipocampul apelează la neocortex - o regiune care procesează detalii senzoriale complexe, cum ar fi sunetul și vederea - pentru a ajuta la completarea detaliilor unei amintiri.

Neocortexul face acest lucru făcând exact opusul a ceea ce face hipocampul - asigură faptul că neuronii nu trag împreună. Aceasta este adesea denumită „desincronizare neuronală”. Imaginați-vă că cereți unui public de 100 de persoane numele lor. Dacă își sincronizează răspunsul (adică toți țipă în același timp), probabil că nu veți înțelege nimic. Dar dacă își desincronizează răspunsul (adică își rostesc pe rând numele), probabil că veți aduna mult mai multe informații de la ei. Același lucru este valabil și pentru neuronii neocorticali - dacă se sincronizează, se luptă să-și transmită mesajul, dar dacă se desincronizează, informațiile se întâlnesc cu ușurință.

Cercetările noastre au fost găsite că hipocampul și neocortexul funcționează de fapt împreună atunci când amintesc o amintire. Acest lucru se întâmplă atunci când hipocampusul își sincronizează activitatea pentru a lipi părți din memorie împreună și, ulterior, pentru a ajuta la rechemarea memoriei. Între timp, neocortexul își desincronizează activitatea pentru a ajuta la procesarea informațiilor despre eveniment și ulterior la procesarea informațiilor despre memorie.

De pisici și biciclete

Am testat 12 pacienți cu epilepsie între 24 și 53 de ani. Toți aveau electrozi plasați direct în țesutul cerebral al hipocampului și neocortexului ca parte a tratamentului pentru epilepsie. În timpul experimentului, pacienții au învățat asocieri între diferiți stimuli (cum ar fi cuvinte, sunete și videoclipuri), iar mai târziu și-au amintit aceste asociații. De exemplu, unui pacient i se poate arăta cuvântul „pisică” urmat de un videoclip cu o bicicletă pe o stradă.

Pacientul va încerca apoi să creeze o legătură vie între cele două (poate pisica care merge pe bicicletă) pentru a-i ajuta să-și amintească asocierea dintre cele două articole. Mai târziu, li s-ar fi prezentat unul dintre itemi și li s-a cerut să-l amintească pe celălalt. Cercetătorii au examinat apoi modul în care hipocampul a interacționat cu neocortexul atunci când pacienții învățau și aminteau aceste asociații.

În timpul învățării, activitatea neuronală din neocortex s-a desincronizat și apoi, cu aproximativ 150 de milisecunde mai târziu, activitatea neuronală din hipocamp s-a sincronizat. Aparent, informațiile despre detaliile senzoriale ale stimulilor au fost prelucrate mai întâi de către neocortex, înainte de a fi transmise hipocampului pentru a fi lipite împreună.

Am constatat că hipocampul și neocortexul lucrează strâns împreună atunci când formează și recuperează amintiri. Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

În mod fascinant, acest tipar s-a inversat în timpul recuperării - activitatea neuronală din hipocampus mai întâi sincronizată și apoi, cu aproximativ 250 de milisecunde mai târziu, activitatea neuronală din neocortexul desincronizat. De data aceasta, a apărut că hipocampul a reamintit mai întâi un esențial al memoriei și apoi a început să ceară neocortexului detaliile.

Descoperirile noastre susțin o teorie recentă ceea ce sugerează că un neocortex desincronizat și un hipocamp sincronizat trebuie să interacționeze pentru a forma și a aminti amintiri.

În timp ce stimularea creierului a devenit o metodă promițătoare pentru stimularea facilităților noastre cognitive, sa dovedit dificil să stimulăm hipocampul pentru a îmbunătăți memoria pe termen lung. Problema cheie a fost că hipocampul este situat adânc în creier și este dificil de atins prin stimularea creierului care se aplică de pe scalp. Dar rezultatele acestui studiu prezintă o nouă posibilitate. Prin stimularea regiunilor din neocortex care comunică cu hipocampul, poate că hipocampul poate fi împins indirect pentru a crea noi amintiri sau a le aminti pe cele vechi.

Înțelegerea mai multă despre modul în care hipocampul și neocortexul lucrează împreună la formarea și amintirea amintirilor ar putea fi importantă pentru dezvoltarea în continuare a noilor tehnologii care ar putea ajuta la îmbunătățirea memoriei pentru cei care suferă de deficiențe cognitive, cum ar fi demența, precum și la creșterea memoriei în populația în general.

Despre Autori

Benjamin J. Griffiths, Cercetător doctoral, Universitatea din Birmingham și Simon Hanslmayr,, Universitatea din Birmingham

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

cărți_comportament