Atmiņa - Zinātnieki monitorē smadzenes atcerēšanās laikā


Pētījumā ar epilepsijas pacientiem Nacionālās veselības institūta pētnieki monitorējuši tūkstošiem atsevišķu smadzeņu šūnu, sauktu par neironiem, elektrisko aktivitāti laikā, kad pacienti veica atmiņas testus. Viņi atklāja, ka šūnu aktivitātes modeļi, kas aktivizējās, kad pacienti uzzināja vārdu pāri, kas vēlāk būs jāatceras, atkārtojās burtiski sekundes tūkstošdaļā, pirms viņi sekmīgi atcerējās šo pašu pāri.


„Atmiņai ir izšķiroša nozīme mūsu dzīvē. Tāpat kā mūzikas skaņas, kas ierakstītas kā noteiktas rievas platēs, šķiet, ka arī mūsu smadzenes glabā atmiņas neirālos modeļos, kurus var atkal un atkal izsaukt", saka Karems Zaghlouls (Kareem Zaghloul), Neiroloģisko traucējumu un insulta institūta neiroķirurgs un šā pētījuma vecākais autors.


Pētnieku komanda ir ierakstījusi pret medikamentiem rezistentu epilepsijas slimnieku elektriskās aktivitātes rādītājus ar ķirurģiski implantētiem elektrodiem, kas paredzēti smadzeņu aktivitātes monitorēšanai, cerot noskaidrot epilepsijas krampju izcelsmi. Šī metode sniedz iespēju pētīt arī neirālās aktivitātes, kaut ko atsaucot atmiņā. Šajā pētījumā uzsvars bija uz epizodisko atmiņu.


1957. gadā epilepsijas slimnieka H.M. gadījums pavēra atklājumu atmiņas izpētē. Kopš tā laika pētījumos gūtas apstiprinošas norādes uz hipotēzi, ka epizodiskās atmiņas tiek glabātas vai kodētas kā neirālās aktivitātes modeļi, ko mūsu smadzenes atpazīst, kad mēs savukārt atpazīstam, piemēram, smaržas vai melodijas. Bet tieši, kā tas notiek, līdz šim nebija zināms.


Pēdējo divdesmit gadu laikā pētījumos ar grauzējiem gūts apliecinājums, ka smadzenes spēj saglabāt atmiņas unikālās neirālās secībās.


“Mēs pieņēmām, ka, rūpīgi aplūkojot datus, ko esam vākuši no pacientiem, mēs varētu atrast saikni starp atmiņu un neirālo aspektu, kas darbojas cilvēku populācijā,” saka bioinženieris Alekss Vazs (Alex P. Vaz), kurš specializējas ķermeņa radīto elektrisko signālu nozīmes atšifrēšanā un ir viens no pētījuma līdzautoriem.


Lai to pētītu, viņš analizēja atsevišķu neironu modeļus, kas atrodas smadzeņu valodas centrā - priekšējā deniņu daivā. Smadzeņu aktivitāte tika ierakstīta, kad pacienti sēdēja pie datorekrāna un tika lūgti apgūt vārdu pārus, piemēram, “torte” un “lapsa”. Pētnieki atklāja, ka atsevišķu neironu unikālie modeļi saistīti ar katra jaunā vārdu pāra apgūšanu. Vēlāk, kad pacientam tika parādīts kāds no vārdiem, piemēram, “torte”, milisekunžu laikā aktivizējās neirālais paterns, un teju tūlīt pacients pareizi atsauca atmiņā saistīto vārdu - “lapsa”.


“Šie rezultāti mums palīdz saprast, kā veidojas asociācijas, kā arī apstiprina domu, ka atmiņas ietver neironu modeļu saskaņotu atkārtotu demonstrēšanu galvas smadzenēs,” saka pētnieks Zaghlouls. “Izpētot, kā mēs veidojam un iegūstam atmiņas, var ne tikai palīdzēt izprast sevi, bet arī to, kā neironu shēmas izpaužas atmiņas traucējumos, un tas būs mūsu tālākais pētījumu lauks.”


Avots: Alex P. Vaz, John H. Wittig, Sara K. Inati, Kareem A. Zaghloul. Replay of cortical spiking sequences during human memory retrieval. Science, 2020; 367 (6482): 1131