Naukowcy: mózg tworzy trzy kopie "zapasowe" wspomnień

Pamięć o konkretnym wydarzeniu znajduje się w mózgu w kilku równoległych kopiach - utrwalanych, modyfikowanych albo kasowanych po jakimś czasie - wynika z najnowszych badań. Naukowcy uważają, że to, której kopii używamy, może wpływać na kształt wspomnień.

Pamięć to jeden z najważniejszych procesów poznawczych, kluczowy dla innych czynności psychicznych, takich jak świadomość, osobowość, poczucie tożsamości, wyobraźnia, język albo rozumowanie. Pamięć umożliwia uczenie się, przywoływanie faktów i obrazów z przeszłości, automatyczne wykonywanie różnych czynności.

Jak tłumaczą badacze z Uniwersytetu w Bazylei (Szwajcaria), zdolność do przekształcania doświadczeń we wspomnienia pozwala nam uczyć się i wykorzystywać to, czego się nauczyliśmy w reagowaniu na nowe sytuacje. Ponieważ jednak świat wokół nas stale się zmienia, musimy korzystać nie tylko z modeli na stałe zapisanych w pamięci, ale z dynamicznego, modyfikowanego zespołu danych, który dostosowuje się do nowych okoliczności.

Zatem pamięć nie przypomina analogowego album ze zdjęciami - emocje i wewnętrzne mechanizmy filtrujące wpływają na to, co mózg przechowuje, a czego się pozbywa. A wspomnienia zapisane w sieciach neuronowych mogą być wielokrotnie zmieniane i zniekształcane. Ten mechanizm zbadali właśnie szwajcarscy naukowcy, a wyniki ich pracy ukazały się w magazynie "Science" (https://www.science.org/doi/10.1126/science.adk0997).

Badacze pod kierunkiem neurobiologia prof. Flavio Donato, szefa Biozentrum - interdyscyplinarnego wydziału badań molekularnych i biomedycznych Uniwersytetu w Bazylei - odkryli, że wspomnienie konkretnego doświadczenia jest przechowywane w kilku równoległych kopiach. Takie zapisy zachowują się w mózgu przez różny czas, niektóre z nich są modyfikowane, a inne usuwane.

Zespół prof. Donato sprawdził mechanizmy zapamiętywania, przechowywania wspomnień i ich modyfikacji na myszach. Wcześniejsze badania wykazały, że pamięć każdego doświadczenia jest zapisywana w hipokampie - strukturze w płacie skroniowym. Ten region mózgu pełni ważną rolę m.in. w przenoszeniu informacji z pamięci krótkotrwałej do długotrwałej, orientacji przestrzennej i uczeniu się. Teraz okazało się, że wspomnienia są tam przechowywane w co najmniej trzech grupach neuronów, które wykształciły się na różnych etapach rozwoju embrionalnego.

Jak tłumaczą naukowcy, pierwsze kształtujące się neurony są odpowiedzialne za długotrwałe utrzymywanie się pamięci. Dzięki nim nawet kopia wspomnienia początkowo zbyt słaba, by można było z niej korzystać, z czasem staje się coraz silniejsza. To oznacza, że mózg może mieć dostęp do takiego fragmentu pamięci dopiero po pewnym czasie od jego zakodowania.

Z kolei w grupie neuronów powstałych na późnym etapie neurogenezy zapis tego samego wydarzenia jest początkowo bardzo silny, ale z czasem słabnie i zanika - zwłaszcza, jeśli wspomnienia nie są odświeżane.

Jest jeszcze jedna, pośrednia grupa neuronów, która wyodrębniła się w czasie pomiędzy tymi dwiema. Tworzone tam ślady pamięci są, jak wyjaśniają badacze, najbardziej stabilne.

Z najnowszych badań wynika też, że od tego, z której kopii korzysta mózg, zależy, jak wyglądają wspomnienia. W odpowiednich warunkach taki zapis może się zmienić lub posłużyć do stworzenia nowej kopii pamięci. Wspomnienia przechowywane przez krótki czas w późno wykształconych neuronach mogą być wielokrotnie modyfikowane i przepisywane. Przypominanie sobie sytuacji niedługo po tym, gdy się wydarzyła, pobudza do działania właśnie tę grupę komórek nerwowych.

Z kolei przywoływanie wspomnień o tym samym wydarzeniu po długim czasie uaktywnia wcześnie powstałe neurony. Odzyskują one kopię dawnego wspomnienia, jednak możliwość jej modyfikacji jest już ograniczona.

"To, jak wspomnienia są przechowywane, jest dowodem na imponującą plastyczność mózgu, która leży u podstaw jego ogromnej pojemności pamięciowej" - mówi główna autorka pracy, neurobiolożka dr Vilde Kveim.

Wyniki badań wskazują, że aktywacja określonych kopii pamięci i czas, który dzieli je od zapisanych wydarzeń, ma wpływ na to, jak zapamiętujemy, zmieniamy i wykorzystujemy wspomnienia.

"Działanie mózgu w związku z pamięcią jest imponujące. Z jednej strony musi pamiętać, co wydarzyło się w przeszłości, aby pomóc nam zrozumieć świat, w którym żyjemy. Z drugiej strony musi dostosowywać się do zmian zachodzących wokół nas - nasze zmieniające się wspomnienia pomagają nam dokonywać właściwych wyborów na przyszłość" - wyjaśnił prof. Flavio Donato.

Naukowcy mają nadzieję, że zrozumienie, od czego zależą kodowanie i modyfikowanie wspomnień w mózgu, może w przyszłości pomóc łagodzić negatywne i natrętne wspomnienia, lub przywracać te, które wydawały się bezpowrotnie utracone.

Anna Bugajska