8.2 Hlutar heilans sem tengjast minni

8.2 Hlutar heilans sem tengjast minni

Eru minningar geymdar á einum stað í heilanum, eða eru þær geymdar á mörgum mismunandi stöðum í heilanum? Karl Lashley hóf að rannsaka þetta vandamál fyrir um 100 árum með því að gera skemmdir í heila dýra eins og rotta og apa. Hann var að leita að vísbendingum um minnisspor: hópi taugafrumna sem þjóna sem „efnisleg framsetning minnis“ (Josselyn, 2010). Fyrst þjálfaði Lashley (1950) rottur í að rata í gegnum völundarhús. Síðan notaði hann þau verkfæri sem voru tiltæk á þeim tíma – í þessu tilviki lóðjárn – til að búa til skemmdir í heila rottanna, sérstaklega í heilaberkinum. Hann gerði þetta vegna þess að hann var að reyna að eyða minnissporinu, það er upprunalega minnissporinu sem rotturnar höfðu myndað um völundarhúsið.

Lashley fann ekki vísbendingar um minnissporið og rotturnar gátu enn ratað í gegnum völundarhúsið, óháð stærð eða staðsetningu skemmdarinnar. Byggt á skemmdunum sem hann bjó til og viðbrögðum dýranna, setti hann fram jafnmættistilgátuna: ef hluti af einu svæði heilans sem tengist minni skemmist, getur annar hluti af sama svæði tekið yfir þá minnisstarfsemi (Lashley, 1950). Þótt fyrstu verk Lashleys hafi ekki staðfest tilvist minnissporsins, eru nútímasálfræðingar að ná árangri í að staðsetja það. Til dæmis hefur Eric Kandel varið áratugum í að rannsaka taugamótin og hlutverk þeirra í að stjórna flæði upplýsinga í gegnum taugabrautir sem þarf til að geyma minningar (Mayford, Siegelbaum, & Kandel, 2012).

Margir vísindamenn telja að allur heilinn komi að minni. Hins vegar, síðan rannsóknir Lashleys fóru fram, hafa aðrir vísindamenn getað skoðað heilann og minnið nánar. Þeir hafa fært rök fyrir því að minni sé staðsett í tilteknum hlutum heilans og hægt sé að bera kennsl á tilteknar taugafrumur fyrir þátttöku þeirra í myndun minninga. Helstu hlutar heilans sem tengjast minni eru mandlan, drekinn, litli heilinn og framheilabörkurinn (mynd 8.8 ).

Mandlan

Skoðum fyrst hlutverk möndlunnar í myndun minninga. Aðalhlutverk möndlunnar er að stjórna tilfinningum, eins og ótta og árásargirni (mynd 8.8 ). Mandlan á þátt í því hvernig minningar eru geymdar vegna þess að geymsla verður fyrir áhrifum af streituhormónum. Til dæmis gerði einn rannsakandi tilraunir með rottur og óttaviðbragðið (Josselyn, 2010). Með því að nota viðbragðsskilyrðingu var hlutlaus tónn paraður við raflost í fætur rottanna. Þetta kallaði fram óttaminningu hjá rottunum. Eftir skilyrðinguna frusu þær (varnarviðbragð hjá rottum) í hvert sinn sem þær heyrðu tóninn, sem gaf til kynna minningu um yfirvofandi raflost. Síðan framkölluðu rannsakendurnir frumudauða í taugafrumum í hliðlægri möndlu, sem er það svæði heilans sem ber ábyrgð á óttaminningum. Þeir komust að því að óttaminningin dofnaði (slokknaði). Vegna hlutverks síns í úrvinnslu tilfinningalegra upplýsinga kemur mandlan einnig að styrkingu minnisspors: ferlinu þar sem nýtt nám færist yfir í langtímaminni. Mandlan virðist auðvelda umskráningu minninga á dýpra stigi þegar atburðurinn vekur tilfinningalega örvun.

Drekinn

Annar hópur rannsakenda gerði einnig tilraunir með rottur til að læra hvernig drekinn virkar í minnisvinnslu (mynd 8.8 ). Þeir bjuggu til skemmdir í drekum rottanna og komust að því að rotturnar sýndu minnisskerðingu í ýmsum verkefnum, svo sem að bera kennsl á hluti og hlaupa í völundarhúsi. Þeir ályktuðu að drekinn komi að minni, sérstaklega eðlilegu kennslaminni sem og rýmisminni (þegar minnisverkefnin eru eins og upprifjunarpróf) (Clark, Zola, & Squire, 2000). Annað hlutverk drekans er að varpa upplýsingum til barkarsvæða sem gefa minningum merkingu og tengja þær við aðrar minningar. Hann gegnir einnig hlutverki í minnisfestingu: ferlinu við að flytja nýtt nám yfir í langtímaminni.

Áverki á þessu svæði gerir okkur ófær um að vinna úr nýjum staðreyndaminningum. Einn frægur sjúklingur, sem var í mörg ár aðeins þekktur sem H. M., lét fjarlægja bæði vinstra og hægra gagnaugablað, þar á meðal dreka, í tilraun til að hjálpa til við að stjórna flogum sem hann hafði þjáðst af í mörg ár (Corkin, Amaral, González, Johnson, & Hyman, 1997). Fyrir vikið varð staðreyndaminni hans fyrir verulegum áhrifum og hann gat ekki myndað nýja merkingarþekkingu. Hann missti hæfileikann til að mynda nýjar minningar, en gat samt munað upplýsingar og atburði sem höfðu átt sér stað fyrir aðgerðina.

Litli heilinn og framheilabörkurinn

Þótt drekinn virðist einkum vinna úr ljósum minningum getur einstaklingur misst hann en samt myndað duldar minningar (aðferðaminni, hreyfinám og viðbragðsskilyrðingu), þökk sé litla heila (mynd 8.8 ). Til dæmis er ein tilraun með viðbragðsskilyrðingu fólgin í því að venja þátttakendur á að blikka augunum þegar lofti er blásið að augum þeirra. Þegar rannsakendur skemmdu litla heila í kanínum uppgötvuðu þeir að kanínurnar gátu ekki lært skilyrta augnbliksviðbragðið (Steinmetz, 1999; Green & Woodruff-Pak, 2000).

Aðrir rannsakendur hafa notað heilaskanna, þar á meðal jáeindaskanna (PET), til að læra hvernig fólk vinnur úr og varðveitir upplýsingar. Af þessum rannsóknum að dæma virðist framheilabörkurinn koma þar við sögu. Í einni rannsókn þurftu þátttakendur að leysa tvö mismunandi verkefni: annaðhvort að leita að stafnum a í orðum (talið skynjunarverkefni) eða flokka nafnorð sem annaðhvort lifandi eða dauða hluti (talið merkingarverkefni) (Kapur o.fl., 1994). Þátttakendur voru síðan spurðir hvaða orð þeir hefðu séð áður. Upprifjun var mun betri fyrir merkingarverkefnið en fyrir skynjunarverkefnið. Samkvæmt PET-skönnunum var mun meiri virkni í vinstri neðri framheilaberki í merkingarverkefninu. Í annarri rannsókn var umskráning tengd við virkni í vinstri framheilasvæði, en endurheimt upplýsinga var tengd við hægra framheilasvæðið (Craik o.fl., 1999).

Taugaboðefni

Það virðast einnig vera sérstök taugaboðefni sem tengjast minnisferlinu, svo sem adrenalín, dópamín, serótónín, glútamat og asetýlkólín (Myhrer, 2003). Rannsakendur deila enn um hvaða taugaboðefni gegnir hvaða tiltekna hlutverki (Blockland, 1996). Þótt við vitum ekki enn hvaða hlutverki hvert taugaboðefni gegnir í minni, vitum við að samskipti milli taugafrumna í gegnum taugaboðefni eru mikilvæg fyrir myndun nýrra minninga. Endurtekin virkni taugafrumna leiðir til aukinna taugaboðefna í taugamótum og skilvirkari og fleiri taugatenginga. Þannig styrkjast minnisspor.

Einnig er talið að sterkar tilfinningar kalli fram myndun sterkra minninga en veikari tilfinningaleg upplifun myndi veikari minningar; þetta er kallað örvunarkenning (Christianson, 1992). Til dæmis getur sterk tilfinningaleg upplifun kallað fram losun taugaboðefna, sem og hormóna, sem styrkja minni; þess vegna er minni okkar um tilfinningalegan atburð venjulega betra en minni okkar um atburð sem er ekki tilfinningalegur. Þegar menn og dýr eru undir álagi seytir heilinn meira af taugaboðefninu glútamati, sem hjálpar þeim að muna streituvaldandi atburðinn (McGaugh, 2003). Þetta sést greinilega á því sem þekkt er sem leifturminni.

Leifturminni er einstaklega skýr minning um mikilvægan atburð (mynd 8.9 ). Margir sem hafa upplifað sögulega og stórmerkilega atburði geta munað nákvæmlega hvar þeir voru og hvernig þeir heyrðu af þeim. Til dæmis leiddi könnun Pew Research Center (2011) í ljós að hjá þeim Bandaríkjamönnum sem voru 8 ára eða eldri þegar hryðjuverkaárásirnar 9/11 áttu sér stað, muna 97% augnablikið þegar þeir fréttu af þessum atburði, jafnvel áratug eftir að hann gerðist. Mörg þekkt dæmi um leifturminni varða innlenda eða alþjóðlega atburði, en samkvæmt upphaflegri skilgreiningu rannsakendanna Brown og Kulik (1977) sem og frekari rannsóknum nýrri fræðimanna er slíkur almennt sameiginlegur atburður ekki nauðsynlegur (Hirst & Phelps, 2016). Fjölskyldumeðlimir gætu alla tíð munað hvernig þeir heyrðu af mikilvægum atburði í lífi sínu, eða fólk í skóla gæti munað næstum allt um hvernig það upplifði stórviðburð í því umhverfi. Þótt flestar rannsóknir (og mörg samtöl) snúist um neikvæðar minningar, geta jákvæðir atburðir einnig kallað fram leifturminni.