Αντικρούοντας τη σιωπηλή μνήμη: ο εγκέφαλος επεξεργάζεται ενεργά τις απρόσεκτες πληροφορίες

Η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ο ανθρώπινος εγκέφαλος αποθηκεύει πληροφορίες και στη συνέχεια τις χρησιμοποιεί για την εκτέλεση διαφόρων εργασιών αποτελεί εδώ και καιρό έναν σημαντικό στόχο της έρευνας στη νευροεπιστήμη και την ψυχολογία. Οι επιστήμονες έχουν προηγουμένως εντοπίσει διαφορετικούς τύπους μνήμης, ο καθένας με τα δικά του χαρακτηριστικά και λειτουργίες.

Ένας τέτοιος τύπος είναι η μνήμη εργασίας, η οποία περιλαμβάνει τη βραχυπρόθεσμη αποθήκευση και επεξεργασία σημαντικών πληροφοριών, ειδικά εκείνων που απαιτούνται για την εκτέλεση λογικών εργασιών ή τη λήψη αποφάσεων στο εγγύς μέλλον. Η έρευνα δείχνει ότι αυτή η προσωρινή αποθήκευση πληροφοριών σχετίζεται με τη συνεχή και διαρκή δραστηριότητα ορισμένων νευρώνων στον εγκέφαλο.

Οι περισσότερες προηγούμενες μελέτες σχετικά με την εργαζόμενη μνήμη έχουν χρησιμοποιήσει ασκήσεις στις οποίες οι συμμετέχοντες καλούνταν να θυμηθούν όλες τις πληροφορίες που τους παρουσιάστηκαν.

Ωστόσο, πολύ λίγες μελέτες έχουν επιχειρήσει να κατανοήσουν πώς ο εγκέφαλος αποθηκεύει «απρόσεκτες» πληροφορίες — δηλαδή ερεθίσματα που δεν βρίσκονται επί του παρόντος στο επίκεντρο της προσοχής και δεν σχετίζονται άμεσα με την εκάστοτε εργασία.

Επιστήμονες από την Πολωνική Ακαδημία Επιστημών, το SUNY Upstate, το Στρατιωτικό Νοσοκομείο στο Elk και το Ιατρικό Πανεπιστήμιο του Wroclaw αποφάσισαν να ελέγξουν την εγκυρότητα ενός θεωρητικού μοντέλου που υποδηλώνει την ύπαρξη ενός «μηχανισμού σιωπηλής δραστηριότητας» που είναι υπεύθυνος για την αποθήκευση απρόσεκτων πληροφοριών.

Τα αποτελέσματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature Human Behaviour, αμφισβητούν αυτή τη θεωρητική υπόθεση και αντ' αυτού δείχνουν ότι η αποθήκευση πληροφοριών που προκαλούν απροσεξία σχετίζεται επίσης με τη νευρωνική δραστηριότητα.

«Γνωρίζουμε ότι στοιχεία της μνήμης εργασίας μας - οι σκέψεις μας - αντιπροσωπεύονται από τη δραστηριότητα εξειδικευμένων νευρώνων», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Jan Kaminski στο Medical Xpress.
«Όταν χρειάζεται να κρατήσουμε κάτι στο μυαλό μας, ορισμένοι νευρώνες γίνονται πιο ενεργοί. Για παράδειγμα, όταν απομνημονεύουμε έναν αριθμό τηλεφώνου, ορισμένοι νευρώνες γίνονται προσωρινά πιο ενεργοί, κωδικοποιώντας αυτήν την πληροφορία».
«Ωστόσο, πρόσφατη έρευνα έχει δείξει ότι εάν ένα στοιχείο μνήμης είναι προσωρινά εκτός εστίασης, η δραστηριότητα των νευρώνων επιστρέφει σε επίπεδα υποβάθρου - για παράδειγμα, όταν χρειάζεται να θυμηθούμε έναν αριθμό τηλεφώνου αλλά να μεταβούμε προσωρινά σε μια άλλη εργασία».

Αυτές οι υποθέσεις βασίστηκαν σε μεγάλο βαθμό σε δεδομένα που ελήφθησαν χρησιμοποιώντας μη επεμβατικές μεθόδους όπως το EEG και η fMRI. Ωστόσο, αυτές οι μέθοδοι μετρούν τη μέση δραστηριότητα εκατοντάδων χιλιάδων νευρώνων, πράγμα που σημαίνει ότι η δραστηριότητα μιας μικρής ομάδας κυττάρων μπορεί να «καταποθεί» από την αδράνεια των γύρω νευρώνων.

«Το εργαστήριό μας ειδικεύεται στην άμεση καταγραφή της νευρωνικής δραστηριότητας κατά τη διάρκεια επεμβατικών κλινικών διαδικασιών, όπως η εμφύτευση ηλεκτροδίων στον εγκέφαλο των ασθενών για την παρακολούθηση της επιληψίας», λέει ο Καμίνσκι.
«Αυτό παρέχει μια μοναδική ευκαιρία να δοκιμαστεί άμεσα η υπόθεση της σιωπηλής δραστηριότητας. Σε αυτή τη μελέτη, καταγράψαμε τη δραστηριότητα από νευρώνες στον κροταφικό λοβό, γνωστούς για τον ρόλο τους στη μνήμη εργασίας».

Στους συμμετέχοντες έδειξαν δύο εικόνες και τους ζητήθηκε να θυμηθούν και τις δύο, αλλά να επικεντρωθούν μόνο σε μία στο πρώτο μέρος του πειράματος. Αργότερα, έπρεπε είτε να συνεχίσουν να εστιάζουν στην ίδια εικόνα είτε να στραφούν στην προηγουμένως «εκτός εστίασης» εικόνα.

«Αυτός ο πειραματικός σχεδιασμός ονομάζεται παράδειγμα διπλής αναδρομικής υπόδειξης και έχει χρησιμοποιηθεί σε προηγούμενες μελέτες», εξηγεί η Katarzyna Paluch, η πρώτη συγγραφέας της εργασίας.
«Για να καταγράψουμε τη δραστηριότητα, χρησιμοποιήσαμε ενδοκρανιακό ΗΕΓ, μια κλινική διαδικασία κατά την οποία ηλεκτρόδια τοποθετούνται χειρουργικά απευθείας στον εγκέφαλο του ασθενούς, για παράδειγμα για τη διάγνωση επιληψίας. Αυτό μας επέτρεψε να καταγράψουμε τη δραστηριότητα μεμονωμένων νευρώνων».

Καθώς οι συμμετέχοντες άλλαζαν την προσοχή τους από τη μία εικόνα στην άλλη, οι επιστήμονες κατέγραψαν τη δραστηριότητα των νευρώνων στον κροταφικό λοβό για να κατανοήσουν πώς ο εγκέφαλος αποθηκεύει πληροφορίες «μη εστίασης».

«Προς έκπληξή μας, διαπιστώσαμε ότι ακόμη και η εικόνα στην οποία δεν εστίαζε ο συμμετέχων συνέχιζε να αναπαρίσταται ενεργά μέσω νευρωνικής πυροδότησης», δήλωσε ο Καμίνσκι.
«Αυτό έρχεται σε αντίθεση με την υπόθεση της σιωπηλής αποθήκευσης και δείχνει ότι τα στοιχεία εκτός εστίασης στην εργαζόμενη μνήμη αναπαρίστανται επίσης από ενεργή νευρωνική δραστηριότητα. Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι ένα μεγάλο μέρος της εργαζόμενης μνήμης μας - αυτό το νοητικό «σκίτσο» - διατηρείται μέσω ενεργής νευρωνικής πυροδότησης».

Έτσι, οι σκέψεις και άλλες πληροφορίες που βρίσκονται εκτός του επίκεντρου της προσοχής εξακολουθούν να υποστηρίζονται από ενεργούς νευρώνες και όχι από κάποιον «σιωπηλό» μηχανισμό, όπως είχε υποτεθεί προηγουμένως.

Εκτός από τη θεμελιώδη σημασία τους για την κατανόηση του τρόπου λειτουργίας της μνήμης, αυτά τα ευρήματα μπορούν επίσης να επηρεάσουν την ανάπτυξη θεραπειών για ψυχικές διαταραχές που περιλαμβάνουν εξασθένηση της εργαζόμενης μνήμης, όπως η ΔΕΠΥ, η ιδεοψυχαναγκαστική διαταραχή και η σχιζοφρένεια.

«Για παράδειγμα, τα αποτελέσματά μας μας επιτρέπουν να σκεφτούμε τη δημιουργία νευρικών εμφυτευμάτων ή ηλεκτρικών διεγέρτων που μπορούν να βοηθήσουν στη διατήρηση συγκεκριμένων πληροφοριών στη μνήμη εργασίας, διευρύνοντας τις δυνατότητες θεραπείας», πρόσθεσε ο Καμίνσκι.
«Το εργαστήριό μας συνεχίζει επί του παρόντος να μελετά τη μνήμη εργασίας και τους νευρωνικούς μηχανισμούς της χρησιμοποιώντας άμεσες καταγραφές της εγκεφαλικής δραστηριότητας.
Στο μέλλον, σχεδιάζουμε να μελετήσουμε πώς ο εγκέφαλος εναλλάσσεται μεταξύ της διατήρησης τρεχουσών πληροφοριών και της απομνημόνευσης νέων πληροφοριών, κάτι που είναι κρίσιμο για την ευέλικτη γνωστική δραστηριότητα».