Kako pamtimo - otkriva istraživanje na miševima

Kako sprečiti nova sećanja da potisnu stara?

Naučnici koji su posmatrali uspomene kroz oči usnulih miševa misle da su na tragu odgovora.

Njihova istraživanja u budućnosti bi mogla da pomognu u unapređenju veštačke inteligencije, prevenciji Alchajmerove, pa i lečenju posttraumatskog stresnog poremećaja.

Kad zaboravimo nešto, da li je to zato što nova uspomena „pregazi" postojeće ili dobro utvrđeno sećanje?

Animirani komični lik Homer Simpson iz američke TV serije Simpsonovi svakako je verovao u to.

„Svaki put kad naučim nešto novo, to istisne nešto staro iz mog mozga", kaže on supruzi Mardž u jednoj posebno upečatljivoj epizodi.

„Sećaš li se kad sam išao na kurs pravljenja vina u domaćoj radinosti pa zaboravio da vozim?"

Homerova zapažanja nisu daleko od stvarnosti.

Postoji fenomen koji se zove „katastrofalno zaboravljanje", u kom proces konsolidacije novih informacija zaista utiče na postojeće sećanje ili ga „briše".

Nešto slično može da se primeti u digitalnim neuralnim mrežama koje pokreću veštačku inteligenciju (AI), koje jesu zasnovane na ljudskom mozgu ali se često muče da inkorporiraju nove setove podataka u postojeće učenje.

Naš mozak je obično bolji u tome, ali mi ne razumemo istinski zašto.

Istraživači sa Univerziteta Kornel u SAD veruju da su napravili pomak u razumevanju kako naš mozak generiše sećanja i tvrde da će njihovi nalazi na kraju biti iskorišćeni ne samo za unapređenje veštačke inteligencije, već i za borbu protiv degenerativnih stanja kao što je Alchajmerova bolest.

Sve se svelo na ono što su mogli da vide kroz oči usnulih miševa.

• Zašto je zaboravnost dobra za pamćenje
• Šest pokazatelja kako pamćenje može da vas prevari
• Način razmišljanja koji oslobađa neograničenu snagu volje

Prozor u mozak

Istraživačka studija, objavljena početkom ovog meseca u časopisu Nejčer (Nature), pokazuje da miševi izbegavaju to mešanje obradom novih i utvrđivanjem starih sećanja u različitim stadijumima ciklusa sna.

„To je prvi put da znamo nešto toliko konkretno kao što je koji tip sećanja mozak konsoliduje pukim posmatranjem oka", rekla je za BBC vodeća autorka studije doktorka Azahara Oliva.

Miševi su idealni subjekti za ovu vrstu eksperimenta zato što su im tokom određenog vremena dok spavaju oči delimično otvorene i to daje naučnicima prozor u njihov mozak.

Kad miševi spavaju, njihove zenice se iznova sužavaju na oko minut, a potom vraćaju u originalno, šire stanje.

Naučnici su otkrili da mišji mozak obavlja različite zadatke u svakoj fazi sna.

Kad su zenice raširene, mozak čuva stara sećanja, kaže doktorka Oliva, a inkorporira nova sećanja kad su zenice sužene.

Tim veruje da je ovaj dvofazni sistem „moguće rešenje za problem kako mozak može da inkorporira nova znanja, ali i da zadrži staro znanje netaknuto".

Transgenetski modifikovani miševi

Ovi uvidi mogući su zato što smeđi miševi korišćeni u ovim eksperimentima (koji se smatraju pametnijim od belih) imaju genetski izmenje neurone (moždane ćelije) koji reaguju na svetlo.

„Sami miševi su transgenetski modifikovani, tako da ispoljavaju veštački protein u moždanim ćelijama", kaže vodeći koautor doktor Antonio Fernandez Ruiz.

„Kad ubacimo optičko vlakno u njihov mozak, uz veoma malu količinu svetla možemo da nateramo te neurone da se upale – možemo da aktiviramo konkretne ćelije u mozgu kad to želimo", kaže koautorka Hongju Čeng.

Ovo omogućuje istraživačima da ili pokrenu ili potisnu proces konsolidovanja sećanja uz pomoć specijalne opreme koju je dizajnirao tim.

Miševi nose specijalne kacige sa kamerom i ogledalom, da bi naučnici mogli da prate zenicu i da znaju u kom stanju sna su miševi.

Potom mozak može biti stimulisan samo u željenom periodu – kad je zenica ili raširena ili sužena.

Male elektrode implantirane u mozak omogućuju naučnicima da istovremeno prate obradu u mišjem mozgu i da prekinu njegovu sposobnost da stvara nova sećanja.

Proučavanje stotine konkretnih neuronskih ćelija govori naučnicima kojim redosledom se one pale i, ako to odgovara redosledu iz prethodnog iskustva, to onda asugeriše da usnuli miš možda ponovo prolazi kroz neki raniji događaj i formira ili konsoliduje sećanja.

„Kad hodam kroz prostoriju, neki neuroni će se paliti određenim redosledom, a onda, po noći, iste ćelije će biti ponovo reaktivirane istim redosledom da bi se konsolidovale i učinile da se ta sećanja stabilizuju", objašnjava Čeng.

Ali paljenje malog broja svetala preko optičkog kabla u genetski modifikovanom neuronu kod usnulog miša ometa taj proces.

Brisanje mišjeg sećanja

„Stavili smo životinju na tablu sa lavirintom – na ploču okruglog oblika sa mnogo rupa", kaže koatuor izveštaja doktor Venbo Tang.

„A jedna od rupa sadržala je skrivenu nagradu, koja je bila šećer."

Miševi potom uče put do slatke poslastice a naučnici mapiraju obrazac kojim se pale neuroni.

Postavivši drugi, drugačiji put, oni mogu da razlikuju stare, utvrđene uspomene i one koja su bile formirane toga dana.

Tim je potom probao da vidi da li može da izbriše selektivna sećanja.

Tim je otkrio da kad potiskuje neurone za formiranje sećanja u fazi sna uže zenice kod miša koji je upravo naučio kako da nađe poslasticu, on nije uspevao da pronađe poslasticu ponovo kad bi se probudio.

Međutim, kad su to uradili tokom faze raširene zenice sna, miševi bi išli pravo do poslastice.

Mogli su da zapamte put, što je ukazalo na to da proces formiranja sećanja tokom sna nije bio narušen.

Naučnici su uspeli da prate moždanu aktivnost i tako su znali da se većina ponavljanja skorašnjih iskustava u mozgu odvija kad su zenice sužene.

Na osnovu ranijih eksperimenata, oni veruju da drugi stadijum sna sa širim zenicama služi drugačijoj svrsi – utvrđivanju postojećih sećanja.

To je navelo tim da zaključi kako, makar kod miševa. mozak razdvaja dva zadatka obrade novih sećanja i konsolidovanja postojećih, što je najverovatnije zato da bi sprečili da ona utiču jedna na druge.

Pomoć kod Alchajmerove bolesti, traume i veštačke inteligencije

Znamo koliko je važan san za proces formiranja sećanja, a ova studija sugeriše da je ono što se dešava u mozgu tokom različitih faza sna važno i za sprečavanje problema sa stvaranjem i utvrđivanjem sećanja.

Tim veruje da će – kao i u mnogim drugim slučajevima do sada – njegovi nalazi kod miševa biti relevantni i za ljude: miševi su takođe sisari i dele mnoge genetske sličnosti i biološke procese sa ljudima, baš kao i izazove iz okruženja i potrebe.

Ako možemo da pomognemo ljudskom mozgu kod mešanja postojećih i novih sećanja, mogli bismo da pronađemo načine da lečimo različita stanja.

„Mi mislimo da se to dešava kod prirodnog starenja a možda i kod neurodegenerativnih bolesti kao što je Alchajmerova bolest", kaže doktor Fernandez Ruiz.

„Možda imate neko sećanje koje konkretno želite da izbrišete, kao ljudi koji pate od PTSP-a ili štetnih tipova uspomena", dodaje doktorka Oliva.

Ona sugeriše da bi u budućnosti mogli da budemo sposobni da utičemo na san tokom konsolidacije te konkretne traumatske uspomene ili iskustva.

Istraživanje bi takođe moglo da pomogne veštačkoj inteligenciji da nauči mnoge slične zadatke na onaj način na koji to radi ljudski mozak.

„Kad zatražite od sistema veštačke inteligencije da uradi jednu stvar, on to može da uradi veoma dobro – čak i bolje od ljudi. Ali kad zatražite od sistema veštačke inteligencije da uradi mnogo stvari, to mu već predstavlja problem", kaže doktor Tang.

„Ako obučim novu veštačku neuralnu mrežu da prepoznaje sliku – sliku mačke, na primer -ona će u tome biti fantastična", kaže Hongju Čeng.

„Ali šta ako želim da nauči nešto novo, na primer sliku psa? Morate ponovo da je obučite, zato što će novi set podataka pregaziti stari. Sećaće se psa, ali će zaboraviti mačku. Jedna od primena ovog polja je da bi mogao da postoji način da veštačka inteligencija nauči nove stvari brže."

Celokupno gledano, kaže doktor Tang, „suština ove studije je u tome kako san može da nam pomogne da bolje pohranjujemo sećanja", a to bi opet moglo da pomogne u unapređenju ljudskog zdravlja.

Ali to možda neće pomoći Homeru Simpsonu, čija je nesposobnost da vozi nakon kursa pravljenja vina imala malo veze sa fazama sna.

„To je zato što si bio pijan", uslužno mu je skrenula pažnju Mardž.

• Koliko su zagrljaji lekoviti
• Žudite za dobrim snom? Pokušajte da promenite način razmišljanja
• Zašto je zaboravnost dobra za pamćenje

BBC na srpskom je od sada i na Jutjubu, pratite nas OVDE.

Pratite nas na Fejsbuku, Tviteru, Instagramu i Vajberu. Ako imate predlog teme za nas, javite se na [email protected]