W żyjącym ludzkim mózgu naukowcy są już w stanie podglądać pracę pojedynczych neuronów. Dr Jan Kamiński z Instytutu Nenckiego PAN przy okazji badania pamięci roboczej szukał w mózgach m.in. neuronów Olgi Tokarczuk.
Gdyby porównać ludzki mózg do kraju, to dotąd badano najczęściej działanie i rolę całych województw czy miast, a więc analizowano uśrednioną pracę dużych grup neuronów. Życie pojedynczych „obywateli” było niedostrzegane.
PAMIĘCIOWI KONFORMIŚCI I BUNTOWNICY
Bo np. w badaniu EEG jedna elektroda zbiera naraz sygnały elektryczne pochodzące np. z setek tysięcy neuronów, które synchronizują swoją pracę. Z kolei w fMRI z niezbyt dużą rozdzielczością ogląda się różnicę w ukrwieniu sporych części mózgu podczas wykonywania pewnych zadań.
Jeśli jednak wiemy, że przy jakimś zadaniu pewna część mózgu jest aktywna – to jeszcze nie znaczy, że wszystkie tamtejsze neurony pracują identycznie. Jeśli zaś chcemy dobrze zrozumieć działanie systemu, powinniśmy poznać nie tylko wypadkową tego, co robią całe populacje neuronów, ale i to, co robią wolni strzelcy.
Praca pojedynczych komórek mózgu była wprawdzie testowana na żywych zwierzętach, ale przecież jest wiele zagadnień – chociażby dotyczących języka, świadomości, pamięci – których na zwierzętach nie sposób sprawdzić.
Tym razem w publikacji w „Nature”, której współautorem jest dr Kamiński, badacze sprawdzali działanie pojedynczych neuronów odpowiedzialnych za pamięć roboczą. Korzystali z sytuacji, kiedy pacjentom z epilepsją – w ramach przygotowania do operacji – wszczepiano tymczasowo elektrody do mózgu. Elektrody zbierały informacje nie tylko o falach mózgowych i ich źródle, ale dzięki dodatkowym końcówkom – mikroelektrodom – rejestrowały też pobudzenie pojedynczych neuronów. W ten sposób można było podejrzeć pracę ludzkiego mózgu w mikroskali.
KOMÓRKI POJĘCIA DO WYNAJĘCIA
Bardzo ciekawym zagadnieniem jest to, w jaki sposób mózg koduje informacje o osobach: własnej babci, przyjaciołach, znanych osobistościach. Zauważono już jakiś czas temu, że istnieją pojedyncze komórki mózgowe, które uaktywniają się tylko kiedy słyszymy, czytamy czy widzimy zdjęcie jakiejś konkretnej osoby.
I tak w badaniach w USA zaobserwowano tzw. neuron Jennifer Aniston. Uaktywniał się on przy zdjęciach tej aktorki (ale nie zawsze, a w dodatku reagował czasem również na inną aktorkę z serialu Friends). Dr Jan Kamiński w jednym ze swoich badań też sprawdzał reakcję na zdjęcia różnych osobistości. I tak np. znalazł neurony, które podczas badania reagowały tylko na zdjęcia Wołodymyra Zełeńskiego. A także neurony, które aktywowały się jedynie przy oglądaniu zdjęć kilku polskich sław: Olgi Tokarczuk, Zbigniewa Wodeckiego czy Krzysztofa Markowskiego. Jest gdzieś więc w mózgu miejsce, w którym splatają się skojarzenia o różnych postaciach – w tym przypadku być może chodzi o rodzimych artystów.
W badaniach opisanych w „Nature” naukowcy postanowili z kolei przeanalizować pracę pojedynczych neuronów oraz całych ich grup przy zadaniach wymagających zapamiętywania wielu obrazów na raz (ludzi, zwierząt, krajobrazów).
„Rejestrowaliśmy aktywność pojedynczych neuronów w ludzkim płacie skroniowym środkowym i płacie czołowym, podczas gdy pacjenci utrzymywali w pamięci roboczej wiele elementów” – czytamy w publikacji w „Nature”.
ZANIKAJĄCA ROBOTA W PAMIĘCI ROBOCZEJ
Ale czym w ogóle jest pamięć robocza? Są takie informacje, których potrzebujemy teraz, zaraz; ale wkrótce są nam niepotrzebne: jaki jest numer BLIK; ile jajek wbiliśmy na razie do jajecznicy; kiedy muszę wyjść, żeby nie spóźnić się na autobus; ile benzyny mogę kupić za 100 zł; jak ułożyć słowa w zgrabne życzenia… W mózgu musi być gdzieś miejsce, w którym – jak kredą na tablicy – zapisujemy ulotne informacje, aby za chwilę je do czegoś użyć, a potem – albo przepisać je do ważnego pamiętnika, albo niczym gąbką – całkowicie wymazać. Do tego potrzebna jest nam właśnie pamięć robocza – (dawniej zwana krótkotrwałą) – nasz umysłowy RAM.
JAK TWOJA PAMIĘĆ ROBOCZA? POD KONTROLĄ!
Aby utrzymywać pożądane informacje w pamięci roboczej, potrzebna jest kontrola poznawcza. Musimy bowiem skierować uwagę na to, co chcemy zarejestrować, nawet jeśli wokoło dzieje się mnóstwo innych rzeczy. To jednak, jak decydujemy o tym, co zapamiętujemy, a co nie – na poziomie pracy neuronów – było dotąd niejasne. Tajniki takich procesów podejrzał w publikacji w „Nature” międzynarodowy zespół z udziałem Polaka.
„W tym badaniu pokazujemy, że to, w jaki sposób procesy kontroli poznawczej (jakie zachodzą w płacie czołowym) wchodzą w interakcję z utrwalaniem informacji – ma to miejsce w hipokampie – jest koordynowane przez sprzężenie fal mózgowych faza-amplituda theta-gamma (TG-PAC)” – opisują Jonathan Daume i koledzy.
„Interakcje, jakie zachodzą pomiędzy falami mózgowymi i aktywnością pojedynczych neuronów, są ważne w tej części pamięci roboczej, która służy za kontrolę, przydzielanie zasobów, ale już nie za utrzymanie informacji w pamięci roboczej” – opowiada dr Kamiński.
Dr Kamiński zaznacza, że badania, które prowadził, to badania podstawowe – nie mają więc bezpośrednich zastosowań. Można sobie jednak wyobrazić, że zrozumienie działania pamięci roboczej pomoże kiedyś opracować skuteczniejsze terapie dla osób z ADHD.
„W ADHD jest bowiem problem z wydajnym przydzielaniem zasobów do pamięci roboczej i ze sterowaniem uwagą. Osoba ma więc ograniczoną możliwość kontrolowania, co wchodzi do jej pamięci roboczej, a co nie” – opisuje dr Jan Kamiński.
Kolejnym potencjalnym zastosowaniem jest tworzenie interfejsów mózg-komputer. „Jeśli chcemy mieć np. możliwość kodowania informacji do umysłu, a nie jedynie sterowania kursorem za pomocą myśli, trzeba jak najlepiej poznać właśnie działanie pamięci roboczej, bo to jest okno, w którym wykonujemy operacje umysłowe i przez które przekazujemy informacje do świadomości” – podsumowuje dr Kamiński.
PAP Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
źródło: naukawpolsce.pl
