Klusās atmiņas atspēkošana: smadzenes aktīvi apstrādā neuzmanīgu informāciju

Izpratne par to, kā cilvēka smadzenes uzglabā informāciju un pēc tam to izmanto dažādu uzdevumu veikšanai, jau sen ir bijis viens no galvenajiem neirozinātnes un psiholoģijas pētījumu mērķiem. Zinātnieki jau iepriekš ir identificējuši dažādus atmiņas veidus, katram ar savām īpašībām un funkcijām.

Viens no šādiem atmiņas veidiem ir darba atmiņa, kas ietver svarīgas informācijas īslaicīgu glabāšanu un apstrādi, īpaši tādas, kas nepieciešama loģisku uzdevumu veikšanai vai lēmumu pieņemšanai tuvākajā nākotnē. Pētījumi liecina, ka šī īslaicīgā informācijas glabāšana ir saistīta ar noteiktu smadzeņu neironu pastāvīgu un ilgstošu aktivitāti.

Lielākajā daļā iepriekšējo pētījumu par darba atmiņu ir izmantoti uzdevumi, kuros dalībniekiem tika lūgts atcerēties visu viņiem sniegto informāciju.

Tomēr ļoti maz pētījumu ir mēģinājuši saprast, kā smadzenes uzglabā "neuzmanības" informāciju, proti, stimulus, kas pašlaik nav uzmanības centrā un nav tieši saistīti ar veicamo uzdevumu.

Polijas Zinātņu akadēmijas, SUNY Upstate, Elkas militārās slimnīcas un Vroclavas Medicīnas universitātes zinātnieki nolēma pārbaudīt teorētiskā modeļa derīgumu, kas liecina par "aktivitātes klusuma mehānisma" esamību, kas ir atbildīgs par neuzmanīgas informācijas glabāšanu.

Viņu rezultāti, kas publicēti žurnālā Nature Human Behaviour, apstrīd šo teorētisko pieņēmumu un tā vietā parāda, ka neuzmanības informācijas uzglabāšana ir saistīta arī ar neironu aktivitāti.

“Mēs zinām, ka mūsu darba atmiņas elementus — mūsu domas — pārstāv specializētu neironu aktivitāte,” žurnālam “Medical Xpress” pastāstīja vecākais autors Jans Kaminskis.
“Kad mums kaut kas jāpatur prātā, daži neironi kļūst aktīvāki. Piemēram, kad mēs iegaumējam tālruņa numuru, daži neironi īslaicīgi kļūst aktīvāki, kodējot šo informāciju.”
“Tomēr jaunākie pētījumi liecina, ka, ja atmiņas elements īslaicīgi nav fokusā, neironu aktivitāte atgriežas fona līmenī — piemēram, kad mums ir jāatceras tālruņa numurs, bet īslaicīgi jāpārslēdzas uz citu uzdevumu.”

Šie pieņēmumi lielā mērā balstījās uz datiem, kas iegūti, izmantojot neinvazīvas metodes, piemēram, EEG un fMRI. Tomēr šīs metodes mēra simtiem tūkstošu neironu vidējo aktivitāti, kas nozīmē, ka nelielas šūnu grupas aktivitāti var "apēst" apkārtējo neironu neaktivitāte.

“Mūsu laboratorija specializējas neironu aktivitātes tiešā reģistrēšanā invazīvu klīnisko procedūru laikā, piemēram, elektrodu implantēšanā pacientu smadzenēs, lai uzraudzītu epilepsiju,” saka Kaminski.
“Tas sniedz unikālu iespēju tieši pārbaudīt klusās aktivitātes hipotēzi. Šajā pētījumā mēs reģistrējām aktivitāti no neironiem temporālajā daivā, kas pazīstami ar savu lomu darba atmiņā.”

Dalībniekiem tika parādīti divi attēli un lūgts atcerēties abus, bet eksperimenta pirmajā daļā koncentrēties tikai uz vienu. Vēlāk viņiem bija vai nu jāturpina koncentrēties uz to pašu attēlu, vai arī jāpārslēdzas uz iepriekš "neaso" attēlu.

“Šo eksperimentālo dizainu sauc par dubulto retrospektīvo signālu paradigmu, un tas ir izmantots iepriekšējos pētījumos,” skaidro Kataržina Paluha, raksta pirmā autore.
“Lai reģistrētu aktivitāti, mēs izmantojām intrakraniālo EEG — klīnisku procedūru, kurā elektrodi tiek ķirurģiski ievietoti tieši pacienta smadzenēs, piemēram, lai diagnosticētu epilepsiju. Tas ļāva mums reģistrēt atsevišķu neironu aktivitāti.”

Dalībniekiem pārslēdzot uzmanību no viena attēla uz citu, zinātnieki reģistrēja neironu aktivitāti temporālajā daivā, lai saprastu, kā smadzenes uzglabā "nefokusētu" informāciju.

"Par mūsu pārsteigumu mēs atklājām, ka pat attēls, uz kuru dalībnieks nekoncentrējās, turpināja aktīvi attēlot neironu aktivitātes," sacīja Kaminski.
"Tas ir pretrunā ar klusās glabāšanas hipotēzi un parāda, ka ārpus fokusa esošie elementi darba atmiņā tiek attēloti arī ar aktīvu neironu aktivitāti. Mūsu rezultāti liecina, ka lielu daļu mūsu darba atmiņas — šo mentālo "skici" — uztur aktīva neironu aktivitāte."

Tādējādi domas un cita informācija, kas atrodas ārpus uzmanības fokusa, joprojām tiek atbalstīta ar aktīviem neironiem, nevis ar kādu "klusu" mehānismu, kā tika pieņemts iepriekš.

Papildus to fundamentālajai nozīmei atmiņas darbības izpratnē, šie atklājumi var ietekmēt arī tādu garīgo traucējumu ārstēšanas metožu izstrādi, kas saistīti ar darba atmiņas traucējumiem, piemēram, ADHD, OCD un šizofrēniju.

“Piemēram, mūsu rezultāti ļauj mums domāt par neironu implantu vai elektrisko stimulatoru izveidi, kas var palīdzēt saglabāt noteiktu informāciju darba atmiņā, paplašinot terapijas iespējas,” piebilda Kaminski.
“Mūsu laboratorija pašlaik turpina pētīt darba atmiņu un tās neironu mehānismus, izmantojot tiešus smadzeņu aktivitātes ierakstus.
Nākotnē mēs plānojam pētīt, kā smadzenes pārslēdzas starp pašreizējās informācijas saglabāšanu un jaunas informācijas atcerēšanos, kas ir kritiski svarīgi elastīgai kognitīvajai aktivitātei.”