Οι ερευνητές έχουν εντοπίσει δύο τύπους κυττάρων στον εγκέφαλό μας που εμπλέκονται στην οργάνωση διακριτών αναμνήσεων με βάση το πότε συνέβησαν. Το εύρημα αυτό βελτιώνει την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο ανθρώπινος εγκέφαλος σχηματίζει μνήμες και θα μπορούσε να έχει επιπτώσεις σε διαταραχές της μνήμης, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ. Η μελέτη υποστηρίχθηκε από την Πρωτοβουλία Brain Research Through Advancing Innovative Neurotechnologies (BRAIN) των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας και δημοσιεύθηκε στο Nature Neuroscience.
“Αυτή η εργασία είναι μετασχηματιστική ως προς τον τρόπο με τον οποίο οι ερευνητές μελέτησαν τον τρόπο με τον οποίο σκέφτεται ο ανθρώπινος εγκέφαλος”, δήλωσε ο Jim Gnadt, Ph.D., διευθυντής προγράμματος στο Εθνικό Ινστιτούτο Νευρολογικών Διαταραχών και Εγκεφαλικού Επεισοδίου και στην Πρωτοβουλία BRAIN του NIH. “Φέρνει στην ανθρώπινη νευροεπιστήμη μια προσέγγιση που χρησιμοποιήθηκε προηγουμένως σε πρωτεύοντα θηλαστικά και τρωκτικά, καταγράφοντας απευθείας από νευρώνες που δημιουργούν σκέψεις”.
Η μελέτη αυτή, με επικεφαλής τον Ueli Rutishauser, Ph.D., καθηγητή νευροχειρουργικής, νευρολογίας και βιοϊατρικών επιστημών στο Ιατρικό Κέντρο Cedars-Sinai στο Λος Άντζελες, ξεκίνησε με ένα παραπλανητικά απλό ερώτημα: πώς ο εγκέφαλός μας σχηματίζει και οργανώνει τις αναμνήσεις; Ζούμε την ξύπνια ζωή μας ως μια συνεχή εμπειρία, αλλά πιστεύεται, με βάση μελέτες της ανθρώπινης συμπεριφοράς, ότι αποθηκεύουμε αυτά τα γεγονότα της ζωής ως μεμονωμένες, ξεχωριστές στιγμές. Τι σηματοδοτεί την αρχή και το τέλος μιας μνήμης; Αυτή η θεωρία αναφέρεται ως “τμηματοποίηση γεγονότων” και γνωρίζουμε σχετικά λίγα πράγματα για το πώς λειτουργεί η διαδικασία αυτή στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Για να το μελετήσουν αυτό, ο Rutishauser και οι συνεργάτες του εργάστηκαν με 20 ασθενείς που υποβλήθηκαν σε ενδοκρανιακή καταγραφή της εγκεφαλικής δραστηριότητας για να καθοδηγήσουν τη χειρουργική επέμβαση για τη θεραπεία της ανθεκτικής στα φάρμακα επιληψίας τους. Εξέτασαν πώς επηρεάστηκε η εγκεφαλική δραστηριότητα των ασθενών όταν τους προβλήθηκαν αποσπάσματα ταινιών που περιείχαν διαφορετικούς τύπους “γνωστικών ορίων” — μεταβάσεις που πιστεύεται ότι προκαλούν αλλαγές στον τρόπο αποθήκευσης μιας μνήμης και που σηματοδοτούν την αρχή και το τέλος των “αρχείων” μνήμης στον εγκέφαλο.
Ο πρώτος τύπος, που αναφέρεται ως “μαλακό όριο”, είναι ένα βίντεο που περιέχει μια σκηνή η οποία στη συνέχεια περνάει σε μια άλλη σκηνή που συνεχίζει την ίδια ιστορία. Για παράδειγμα, ένας αγώνας μπέιζμπολ που δείχνει μια ρίψη και, όταν ο παίκτης χτυπήσει τη μπάλα, η κάμερα περνά σε ένα πλάνο του παίκτη του γηπέδου που κάνει ένα παιχνίδι. Αντίθετα, ένα “σκληρό όριο” είναι μια περικοπή σε μια εντελώς διαφορετική ιστορία – φανταστείτε αν μετά το χτύπημα της μπάλας ακολουθούσε αμέσως μια περικοπή σε μια διαφήμιση.
Ο Jie Zheng, Ph.D., μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Νοσοκομείο Παίδων της Βοστώνης και πρώτος συγγραφέας της μελέτης, εξήγησε τη βασική διαφορά μεταξύ των δύο ορίων.
“Πρόκειται για μια νέα σκηνή μέσα στην ίδια ιστορία ή παρακολουθούμε μια εντελώς διαφορετική ιστορία; Το πόσο αλλάζει η αφήγηση από το ένα κλιπ στο άλλο καθορίζει τον τύπο του γνωστικού ορίου”, δήλωσε η Zheng.
Οι ερευνητές κατέγραψαν την εγκεφαλική δραστηριότητα των συμμετεχόντων καθώς παρακολουθούσαν τα βίντεο και παρατήρησαν δύο διαφορετικές ομάδες κυττάρων που ανταποκρίνονταν σε διαφορετικούς τύπους ορίων αυξάνοντας τη δραστηριότητά τους. Η μία ομάδα, που ονομάζεται “οριακά κύτταρα”, έγινε πιο ενεργή σε απόκριση είτε σε ένα μαλακό είτε σε ένα σκληρό όριο. Μια δεύτερη ομάδα, που αναφέρεται ως “κύτταρα γεγονότων”, ανταποκρίθηκε μόνο σε σκληρά όρια. Αυτό οδήγησε στη θεωρία ότι η δημιουργία μιας νέας μνήμης συμβαίνει όταν υπάρχει μια κορύφωση στη δραστηριότητα τόσο των οριακών κυττάρων όσο και των κυττάρων γεγονότων, κάτι που συμβαίνει μόνο μετά από ένα σκληρό όριο.
Μια αναλογία του τρόπου με τον οποίο οι αναμνήσεις μπορεί να αποθηκεύονται και να είναι προσβάσιμες στον εγκέφαλο είναι ο τρόπος με τον οποίο αποθηκεύονται οι φωτογραφίες στο τηλέφωνο ή στον υπολογιστή σας. Συχνά, οι φωτογραφίες ομαδοποιούνται αυτόματα σε γεγονότα με βάση το πότε και πού τραβήχτηκαν και στη συνέχεια σας εμφανίζονται αργότερα ως βασική φωτογραφία από το συγκεκριμένο γεγονός. Όταν πατάτε ή κάνετε κλικ σε αυτή τη φωτογραφία, μπορείτε να εμβαθύνετε στο συγκεκριμένο συμβάν.
“Μια οριακή απόκριση μπορεί να θεωρηθεί σαν τη δημιουργία ενός νέου φωτογραφικού συμβάντος”, δήλωσε ο Δρ Rutishauser. “Καθώς χτίζετε τη μνήμη, είναι σαν να προστίθενται νέες φωτογραφίες σε αυτό το γεγονός. Όταν εμφανίζεται ένα σκληρό όριο, αυτό το γεγονός κλείνει και αρχίζει ένα νέο. Τα μαλακά όρια μπορούν να θεωρηθούν ότι αντιπροσωπεύουν νέες εικόνες που δημιουργούνται μέσα σε ένα γεγονός”.
Οι ερευνητές εξέτασαν στη συνέχεια την ανάκτηση της μνήμης και πώς αυτή η διαδικασία σχετίζεται με την πυροδότηση των οριακών κυττάρων και των κυττάρων γεγονότων. Θεώρησαν ότι ο εγκέφαλος χρησιμοποιεί τις οριακές κορυφές ως δείκτες για την “περιήγηση” σε παρελθούσες αναμνήσεις, με τον ίδιο τρόπο που οι βασικές φωτογραφίες χρησιμοποιούνται για τον εντοπισμό γεγονότων. Όταν ο εγκέφαλος βρίσκει ένα μοτίβο πυροδότησης που του φαίνεται οικείο, “ανοίγει” αυτό το γεγονός.
Χρησιμοποιήθηκαν δύο διαφορετικές δοκιμασίες μνήμης που σχεδιάστηκαν για τη μελέτη αυτής της θεωρίας. Στην πρώτη, οι συμμετέχοντες έβλεπαν μια σειρά από ακίνητες εικόνες και ρωτούνταν αν αυτές προέρχονταν από μια σκηνή των κινηματογραφικών αποσπασμάτων που μόλις είχαν παρακολουθήσει. Οι συμμετέχοντες στη μελέτη είχαν περισσότερες πιθανότητες να θυμηθούν εικόνες που συνέβησαν αμέσως μετά από ένα σκληρό ή μαλακό όριο, όταν δηλαδή θα είχε δημιουργηθεί μια νέα “φωτογραφία” ή “γεγονός”.
Η δεύτερη δοκιμασία περιελάμβανε την προβολή ζευγαριών εικόνων που προέρχονταν από κινηματογραφικά αποσπάσματα που μόλις είχαν παρακολουθήσει. Στη συνέχεια, οι συμμετέχοντες ρωτήθηκαν ποια από τις δύο εικόνες είχε εμφανιστεί πρώτη. Αποδείχθηκε ότι δυσκολεύονταν πολύ περισσότερο να επιλέξουν τη σωστή εικόνα αν οι δύο εμφανίζονταν σε διαφορετικές πλευρές ενός σκληρού ορίου, πιθανώς επειδή είχαν τοποθετηθεί σε διαφορετικά “γεγονότα”.
Τα ευρήματα αυτά παρέχουν μια ματιά στον τρόπο με τον οποίο ο ανθρώπινος εγκέφαλος δημιουργεί, αποθηκεύει και έχει πρόσβαση στις αναμνήσεις. Επειδή η κατάτμηση γεγονότων είναι μια διαδικασία που μπορεί να επηρεαστεί σε άτομα που ζουν με διαταραχές μνήμης, οι γνώσεις αυτές θα μπορούσαν να εφαρμοστούν στην ανάπτυξη νέων θεραπειών.
Στο μέλλον, ο Dr. Rutishauser και η ομάδα του σχεδιάζουν να εξετάσουν δύο πιθανές οδούς για την ανάπτυξη θεραπειών που σχετίζονται με αυτά τα ευρήματα. Πρώτον, οι νευρώνες που χρησιμοποιούν τη χημική ουσία ντοπαμίνη, οι οποίοι είναι περισσότερο γνωστοί για τον ρόλο τους στους μηχανισμούς ανταμοιβής, μπορεί να ενεργοποιούνται από τα κύτταρα ορίων και γεγονότων, γεγονός που υποδηλώνει έναν πιθανό στόχο που θα βοηθήσει στην ενίσχυση του σχηματισμού των αναμνήσεων.
Δεύτερον, ένας από τους φυσιολογικούς εσωτερικούς ρυθμούς του εγκεφάλου, γνωστός ως ρυθμός θήτα, έχει συνδεθεί με τη μάθηση και τη μνήμη. Εάν τα κύτταρα συμβάντων πυροδοτούνταν σε συνδυασμό με αυτόν τον ρυθμό, οι συμμετέχοντες είχαν ευκολότερο χρόνο να θυμούνται τη σειρά των εικόνων που τους έδειχναν. Επειδή η βαθιά εγκεφαλική διέγερση μπορεί να επηρεάσει τους ρυθμούς θήτα, αυτό θα μπορούσε να είναι μια άλλη οδός για τη θεραπεία ασθενών με ορισμένες διαταραχές της μνήμης.