Vyvrátenie tichej pamäte: mozog aktívne spracováva nepozorné informácie

Pochopenie toho, ako ľudský mozog ukladá informácie a potom ich používa na vykonávanie rôznych úloh, je už dlho hlavným cieľom výskumu v neurovede a psychológii. Vedci už predtým identifikovali rôzne typy pamäte, pričom každý má svoje vlastné charakteristiky a funkcie.

Jedným z takýchto typov je pracovná pamäť, ktorá zahŕňa krátkodobé ukladanie a spracovanie dôležitých informácií, najmä tých, ktoré sú potrebné na vykonávanie logických úloh alebo prijímanie rozhodnutí v blízkej budúcnosti. Výskum ukazuje, že toto dočasné ukladanie informácií je spojené s neustálou a trvalou aktivitou určitých neurónov v mozgu.

Väčšina predchádzajúcich štúdií o pracovnej pamäti používala úlohy, v ktorých boli účastníci požiadaní, aby si zapamätali všetky informácie, ktoré im boli predložené.

Veľmi málo štúdií sa však pokúsilo pochopiť, ako mozog ukladá „nepozorné“ informácie – teda podnety, ktoré nie sú momentálne stredobodom pozornosti a nie sú priamo relevantné pre danú úlohu.

Vedci z Poľskej akadémie vied, SUNY Upstate, Vojenskej nemocnice v Elku a Lekárskej univerzity vo Vroclave sa rozhodli otestovať platnosť teoretického modelu, ktorý naznačuje existenciu „mechanizmu tichej aktivity“ zodpovedného za ukladanie nepozorných informácií.

Ich výsledky, publikované v časopise Nature Human Behaviour, spochybňujú tento teoretický predpoklad a namiesto toho ukazujú, že ukladanie informácií venovaných nepozornosti je tiež spojené s nervovou aktivitou.

„Vieme, že prvky našej pracovnej pamäte – naše myšlienky – sú reprezentované aktivitou špecializovaných neurónov,“ povedal pre Medical Xpress vedúci autor Jan Kaminski.
„Keď si potrebujeme niečo zapamätať, určité neuróny sa aktivujú. Napríklad, keď si zapamätáme telefónne číslo, určité neuróny sa dočasne aktivujú a zakódujú túto informáciu.“
„Nedávny výskum však naznačuje, že ak je pamäťový prvok dočasne mimo zaostrenia, aktivita neurónov sa vráti na úroveň pozadia – napríklad, keď si potrebujeme zapamätať telefónne číslo, ale dočasne prepneme na inú úlohu.“

Tieto predpoklady boli založené prevažne na údajoch získaných pomocou neinvazívnych metód, ako sú EEG a fMRI. Tieto metódy však merajú priemernú aktivitu stoviek tisíc neurónov, čo znamená, že aktivita malej skupiny buniek môže byť „prehĺtená“ nečinnosťou okolitých neurónov.

„Naše laboratórium sa špecializuje na priame zaznamenávanie neurálnej aktivity počas invazívnych klinických zákrokov, ako je implantácia elektród do mozgu pacientov na monitorovanie epilepsie,“ hovorí Kaminski.
„Toto poskytuje jedinečnú príležitosť priamo otestovať hypotézu tichej aktivity. V tejto štúdii sme zaznamenali aktivitu neurónov v temporálnom laloku, ktoré sú známe svojou úlohou v pracovnej pamäti.“

Účastníkom boli ukázané dva obrázky a boli požiadaní, aby si zapamätali oba, ale v prvej časti experimentu sa sústredili iba na jeden. Neskôr museli buď pokračovať v sústredení na ten istý obrázok, alebo prepnúť na predtým „neostrený“.

„Tento experimentálny dizajn sa nazýva paradigma dvojitého retro-cue a bol použitý v predchádzajúcich štúdiách,“ vysvetľuje Katarzyna Paluch, prvá autorka článku.
„Na zaznamenávanie aktivity sme použili intrakraniálne EEG, klinický postup, pri ktorom sa elektródy chirurgicky umiestňujú priamo do mozgu pacienta, napríklad na diagnostikovanie epilepsie. To nám umožnilo zaznamenať aktivitu jednotlivých neurónov.“

Keď účastníci prepínali svoju pozornosť z jedného obrázka na druhý, vedci zaznamenávali aktivitu neurónov v temporálnom laloku, aby pochopili, ako mozog ukladá informácie „mimo zamerania“.

„Na naše prekvapenie sme zistili, že aj obraz, na ktorý sa účastník nezameriaval, bol naďalej aktívne reprezentovaný prostredníctvom neurálnej aktivity,“ povedal Kaminski.
„Toto je v rozpore s hypotézou tichého ukladania a ukazuje, že aj rozostrené položky v pracovnej pamäti sú reprezentované aktívnou neurálnou aktivitou. Naše výsledky naznačujú, že veľká časť našej pracovnej pamäte – tento mentálny „náčrt“ – je udržiavaná aktívnou neurálnou aktivitou.“

Myšlienky a iné informácie, ktoré sú mimo centra pozornosti, sú teda stále podporované aktívnymi neurónmi a nie nejakým „tichým“ mechanizmom, ako sa predtým predpokladalo.

Okrem ich zásadného významu pre pochopenie fungovania pamäte môžu tieto zistenia ovplyvniť aj vývoj liečby duševných porúch, ktoré zahŕňajú poruchu pracovnej pamäte, ako je ADHD, obsedantno-kompulzívna porucha a schizofrénia.

„Naše výsledky nám napríklad umožňujú uvažovať o vytvorení neurálnych implantátov alebo elektrických stimulátorov, ktoré môžu pomôcť udržiavať špecifické informácie v pracovnej pamäti a rozširovať tak možnosti terapie,“ dodal Kaminski.
„Naše laboratórium v súčasnosti pokračuje v štúdiu pracovnej pamäte a jej neurálnych mechanizmov pomocou priamych záznamov mozgovej aktivity.
V budúcnosti plánujeme študovať, ako mozog prepína medzi udržiavaním aktuálnych informácií a zapamätávaním si nových informácií, čo je kľúčové pre flexibilnú kognitívnu činnosť.“