Πώς αποθηκεύει ο εγκέφαλος τις αναμνήσεις

Οι ανθρώπινες μνήμες αποθηκεύονται σε πολλές περιοχές του εγκεφάλου. Ο πιο σημαντικός είναι ο ιππόκαμπος.
Shopping concept design
Shopping concept design

Η μνήμη είναι ένα από τα δομικά στοιχεία του εγκεφάλου και αποτελεί τη βάση των ταυτοτήτων μας και των αφηγήσεων για τη ζωή μας.

Πώς λοιπόν ο εγκέφαλος αποθηκεύει τις αναμνήσεις και τις ανακτά;

Η πιο απλή απάντηση είναι ότι ο ανθρώπινος εγκέφαλος αναδιαμορφώνεται με κάθε νέα ανάμνηση. Αυτό συμβαίνει μέσω των ενεργειών των συνάψεων, ή των μικροσκοπικών χασμάτων μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων. Τα εγκεφαλικά κύτταρα, ή νευρώνες, επικοινωνούν μεταξύ τους μέσω ενός καλαίσθητου ηλεκτροχημικού συστήματος, αναφέρει το Livescience.

Μια αλλαγή στο ηλεκτρικό φορτίο ενός κυττάρου πυροδοτεί την απελευθέρωση χημικών ουσιών που ονομάζονται νευροδιαβιβαστές στις συνάψεις. Οι νευροδιαβιβαστές στη συνέχεια προσλαμβάνονται από τον νευρώνα στην άλλη πλευρά του κενού, όπου προκαλούν ηλεκτρικές αλλαγές σε αυτό το κύτταρο.

«Τελικά, οι μνήμες κωδικοποιούνται σε κυκλώματα και οι συνάψεις είναι απλώς ένα μέσο για την χάραξη αυτών των κυκλωμάτων», δήλωσε ο Ντον Άρνολντ, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια. «Αυτό αλλάζει στον εγκέφαλο όταν δημιουργείται μια μνήμη, έχετε αυτό το νέο κύκλωμα που κωδικοποιεί τη μνήμη.»

Όταν ένας νευρώνας διεγείρει συνεχώς έναν άλλον, η σύνδεσή τους ενισχύεται, που σημαίνει ότι γίνεται ευκολότερο και ευκολότερο για αυτούς να διεγείρουν ο ένας τον άλλον όσο περνάει ο καιρός. Όταν σπάνια επικοινωνούν, ο δεσμός τους εξασθενεί και μερικές φορές σταματούν να επικοινωνούν εντελώς. Στο πιο βασικό επίπεδο, ο εγκέφαλος μπορεί να αποθηκεύσει μνήμες ενισχύοντας τις συνδέσεις μεταξύ δικτύων νευρώνων.

Πού αποθηκεύονται οι αναμνήσεις στον εγκέφαλο;

Οι ανθρώπινες μνήμες αποθηκεύονται σε πολλές περιοχές του εγκεφάλου. Ο πιο σημαντικός είναι ο ιππόκαμπος, ο οποίος είναι στην πραγματικότητα ένα ζεύγος περιοχών που είναι σφιγμένα βαθιά στον εγκέφαλο και κουλουριασμένα μέσα τους σαν ιππόκαμποι. Αυτές οι περιοχές είναι σημαντικές για τον αρχικό σχηματισμό μνήμης και παίζουν βασικό ρόλο στη μεταφορά των μνημών από τη βραχυπρόθεσμη αποθήκευση στη μακροπρόθεσμη αποθήκευση.

Η βραχυπρόθεσμη μνήμη διαρκεί μόλις 20 ή 30 δευτερόλεπτα πριν εξαφανιστεί. Για παράδειγμα, μπορεί να θυμάστε έναν νέο αριθμό τηλεφώνου για το χρόνο που χρειάζεται για να τον καλέσετε, αλλά αν δεν επαναλάβετε τον αριθμό ξανά και ξανά, τα νευρωνικά κυκλώματα που σχημάτισαν αυτή τη βραχυπρόθεσμη μνήμη θα σταματήσουν να ενεργοποιούνται μαζί και η μνήμη θα εξασθενίσει .

Όταν κάνετε πρόβες πληροφοριών ή προσπαθείτε να τις θυμηθείτε, ο ιππόκαμπος μπαίνει για να ενισχύσει τα κυκλώματα. Με την πάροδο του χρόνου, οι πιο μακροχρόνιες μνήμες μεταφέρονται στον νεοφλοιό, το εξωτερικό ρυτιδωμένο μέρος του εγκεφάλου που είναι υπεύθυνο για μεγάλο μέρος της συνειδητής μας εμπειρίας. (Αν και επειδή τίποτα στον εγκέφαλο δεν είναι απλό, μια μελέτη του 2017 που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science διαπίστωσε ότι ορισμένα υπολείμματα αυτών των μακροχρόνιων αναμνήσεων παραμένουν επίσης στον ιππόκαμπο.)

Η αμυγδαλή, μια περιοχή σε σχήμα αμυγδάλου του ανθρώπινου εγκεφάλου που βοηθά στην επεξεργασία συναισθημάτων όπως ο φόβος, παίζει επίσης ρόλο στη μνήμη. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε τον Μάρτιο στο περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, ο Άρνολντ και οι συνεργάτες του, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι όταν τα ψάρια έμαθαν να συνδέουν το φως με μια οδυνηρή αίσθηση, ανέπτυξαν νέες συνάψεις σε ένα μέρος μιας περιοχής του εγκεφάλου που ονομάζεται παλλιομ. και έχασαν συνάψεις σε άλλο τμήμα του παλλίου.

Το πάλλιο είναι παρόμοιο με την αμυγδαλή και το τμήμα του παλλίου των ψαριών όπου οι συνάψεις ενισχύθηκαν στη μελέτη είναι γεμάτο νευρώνες που εμπλέκονται στην επεξεργασία επώδυνων ερεθισμάτων, ενώ τα ψάρια έχασαν συνάψεις μεταξύ των νευρώνων που επεξεργάζονται θετικά ή ουδέτερα ερεθίσματα, είπε ο Άρνολντ.

Το συναίσθημα είναι ένα σημαντικό συστατικό της δημιουργίας μνήμης, είπε ο Άβισεκ Αντικάρι, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Λος Άντζελες. Τόσο οι θετικές όσο και οι αρνητικές συναισθηματικές καταστάσεις θυμούνται καλύτερα από ουδέτερα γεγονότα, πιθανότατα για λόγους επιβίωσης: Είναι πιθανώς σημαντικό να θυμάστε πράγματα που ήταν είτε πολύ καλά για εσάς είτε πολύ άσχημα.

Ο εγκέφαλος απελευθερώνει υψηλότερες συγκεντρώσεις ορισμένων νευροδιαβιβαστών σε σενάρια υψηλού συναισθήματος, είπε ο Αντικάρι στο Live Science, και η παρουσία αυτών των νευροδιαβιβαστών μπορεί να ενισχύσει τα κυκλώματα μνήμης στον ιππόκαμπο.

Άλλες περιοχές που εμπλέκονται στη μνήμη είναι τα βασικά γάγγλια και η παρεγκεφαλίδα, που χειρίζονται την κινητική μνήμη που απαιτείται για να παίξετε, για παράδειγμα, ένα κομμάτι πιάνου, και ο προμετωπιαίος φλοιός, ο οποίος βοηθά στη «εργαζόμενη μνήμη», η οποία εμπλέκεται όταν χρειάζεται να κρατήσετε πληροφορίες στο κεφάλι σας αρκετά για να το χειριστείτε, για παράδειγμα όταν λύνετε ένα μαθηματικό πρόβλημα, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ.

.
.
Stephanie Grella, Ramirez Group, Boston University, licensed under Attribution-NonCommercial 2.0 Generic (CC BY-NC 2.0)

Τα μυστήρια της μνήμης

Ο σχηματισμός νέων νευρώνων παίζει επίσης σημαντικό ρόλο στην αποθήκευση της μνήμης, ακόμη και σε εγκεφάλους ενηλίκων. Οι επιστήμονες πίστευαν ότι ο εγκέφαλος σταμάτησε να παράγει νέους νευρώνες μετά την εφηβεία, αλλά η έρευνα των τελευταίων δύο δεκαετιών έδειξε ότι όχι μόνο ο εγκέφαλος των ενηλίκων παράγει νέους νευρώνες, αλλά αυτοί οι νευρώνες είναι κλειδί για τη μάθηση και τη μνήμη.

Μια μελέτη του 2019 στο περιοδικό Cell Stem Cell διαπίστωσε ότι ο ιππόκαμπος συνεχίζει να δημιουργεί νέους νευρώνες ακόμη και σε άτομα που είναι στα 80 και στα 90 τους.

Είναι δύσκολο να παρατηρήσετε το σχηματισμό και την επεξεργασία της μνήμης σε έναν εγκέφαλο που λειτουργεί. Οι συνάψεις είναι μικροσκοπικές και πολυάριθμες (υπάρχουν περίπου ένα τρισεκατομμύριο στον εγκέφαλο ενός ενήλικου ανθρώπου) και είναι δύσκολο να γίνει απεικόνιση πέρα από την επιφάνεια του εγκεφάλου, είπε ο Άρνολντ στο Live Science. Οι μέθοδοι απεικόνισης πρέπει επίσης να είναι σε θέση να αποφεύγουν την παρεμβολή στη λειτουργία του εγκεφάλου.

Ωστόσο, η νέα τεχνολογία επιτρέπει νέες ανακαλύψεις. Για παράδειγμα, για να κοιτάξουν στον εγκέφαλο του ψαριού ζέβρα ενώ μαθαίνει να συσχετίζει ένα φως που αναβοσβήνει με μια δυσάρεστη αίσθηση, ο Άρνολντ και οι συνεργάτες του αλλάζουν το γονιδίωμα του ψαριού έτσι ώστε να εμφανίζει φθορίζουσες πρωτεΐνες στις συνάψεις του. Οι ερευνητές μπορούν στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουν ένα εξειδικευμένο μικροσκόπιο για να τραβήξουν εικόνες από αυτές τις συνάψεις και να τις παρακολουθήσουν για αλλαγές.

Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της μνήμης είναι σημαντική για τη μετάβαση προς τη θεραπεία ασθενειών όπως το Αλτσχάιμερ, που προκαλεί απώλεια μνήμης. Η κατανόηση ορισμένων από τις ιδιορρυθμίες της μνήμης μπορεί επίσης να βοηθήσει στη βελτίωση της μνήμης. Για παράδειγμα, ο ιππόκαμπος δεν εμπλέκεται μόνο στην ενίσχυση της μνήμης, αλλά στην πλοήγηση σε μέρη - κάτι που είναι λογικό, δεδομένης της σημασίας του να θυμάστε πού βρίσκεστε και πού ήσασταν όταν προσπαθείτε να μετακινηθείτε.

Άνθρωποι που επιτυγχάνουν εκπληκτικά επιτεύγματα απομνημόνευσης , όπως το να θυμόμαστε το pi σε δεκάδες χιλιάδες ψηφία, συχνά δανείζονται τις ικανότητες χωρικής μνήμης του ιππόκαμπου για να το κάνουν. Θα συσχετίσουν νοερά κάθε αντικείμενο που θέλουν να θυμούνται με μια τοποθεσία σε ένα φανταστικό μέρος - ένα κόλπο που ονομάζεται παλάτι μνήμης. Φαντάζοντας αυτό το μέρος στο μυαλό του, ένα άτομο που εξασκείται σε αυτήν την τεχνική μπορεί να ανακαλέσει μεγάλες ποσότητες πληροφοριών.

«Είναι πολύ περίεργο πράγμα», είπε ο Αντικάρι, «αλλά ο λόγος που λειτουργεί είναι επειδή ο ιππόκαμπος είναι ιδιαίτερα καλός και επιρρεπής στη χαρτογράφηση χωρικών διαδρομών».