Vyvrácení tiché paměti: mozek aktivně zpracovává nepozorné informace

Pochopení toho, jak lidský mozek ukládá informace a poté je používá k provádění různých úkolů, je již dlouho hlavním cílem výzkumu v neurovědách a psychologii. Vědci již dříve identifikovali různé typy paměti, každý s vlastními charakteristikami a funkcemi.

Jedním z takových typů je pracovní paměť, která zahrnuje krátkodobé ukládání a zpracování důležitých informací, zejména těch, které jsou potřebné k provádění logických úkolů nebo k rozhodování v blízké budoucnosti. Výzkum ukazuje, že toto dočasné ukládání informací je spojeno s neustálou a trvalou aktivitou určitých neuronů v mozku.

Většina minulých studií pracovní paměti používala úkoly, ve kterých byli účastníci požádáni, aby si zapamatovali všechny informace, které jim byly předloženy.

Jen velmi málo studií se však pokusilo pochopit, jak mozek ukládá „nepozorné“ informace – tedy podněty, které nejsou aktuálně v centru pozornosti a přímo nesouvisejí s daným úkolem.

Vědci z Polské akademie věd, SUNY Upstate, Vojenské nemocnice v Elku a Lékařské univerzity ve Vratislavi se rozhodli otestovat platnost teoretického modelu, který naznačuje existenci „mechanizmu tichého chování“ zodpovědného za ukládání informací z nepozornosti.

Jejich výsledky, publikované v časopise Nature Human Behaviour, tento teoretický předpoklad zpochybňují a místo toho ukazují, že ukládání informací, na které se člověk nepozorně soustředí, je také spojeno s nervovou aktivitou.

„Víme, že prvky naší pracovní paměti – naše myšlenky – jsou reprezentovány aktivitou specializovaných neuronů,“ řekl pro Medical Xpress hlavní autor Jan Kaminski.
„Když si potřebujeme něco uchovat v mysli, určité neurony se aktivují. Například když si zapamatujeme telefonní číslo, určité neurony se dočasně aktivují a kódují tuto informaci.“
„Nedávný výzkum však naznačuje, že pokud je prvek paměti dočasně mimo fokus, aktivita neuronů se vrátí na úroveň pozadí – například když si potřebujeme zapamatovat telefonní číslo, ale dočasně přepneme na jiný úkol.“

Tyto předpoklady byly založeny převážně na datech získaných pomocí neinvazivních metod, jako jsou EEG a fMRI. Tyto metody však měří průměrnou aktivitu stovek tisíc neuronů, což znamená, že aktivita malé skupiny buněk může být „pohlcena“ nečinností okolních neuronů.

„Naše laboratoř se specializuje na přímé zaznamenávání nervové aktivity během invazivních klinických zákroků, jako je implantace elektrod do mozku pacientů za účelem monitorování epilepsie,“ říká Kaminski.
„To poskytuje jedinečnou příležitost k přímému testování hypotézy tiché aktivity. V této studii jsme zaznamenávali aktivitu neuronů v temporálním laloku, které jsou známé svou rolí v pracovní paměti.“

Účastníkům byly ukázány dva obrázky a byli požádáni, aby si oba zapamatovali, ale v první části experimentu se zaměřili pouze na jeden. Později se museli buď nadále zaměřovat na stejný obrázek, nebo přepnout na ten, který byl dříve „neostrý“.

„Tento experimentální design se nazývá paradigma dvojitého retro-cue a byl použit v předchozích studiích,“ vysvětluje Katarzyna Paluch, první autorka článku.
„K zaznamenání aktivity jsme použili intrakraniální EEG, klinický postup, při kterém se elektrody chirurgicky umisťují přímo do mozku pacienta, například k diagnostice epilepsie. To nám umožnilo zaznamenat aktivitu jednotlivých neuronů.“

Když účastníci přesouvali svou pozornost z jednoho obrázku na druhý, vědci zaznamenávali aktivitu neuronů v temporálním laloku, aby pochopili, jak mozek ukládá informace „nesoustředěné“.

„K našemu překvapení jsme zjistili, že i obraz, na který se účastník nezaměřoval, byl i nadále aktivně reprezentován prostřednictvím nervového pálení,“ řekl Kaminski.
„To je v rozporu s hypotézou tichého ukládání a ukazuje, že i rozostřené položky v pracovní paměti jsou reprezentovány aktivní nervovou aktivitou. Naše výsledky naznačují, že velká část naší pracovní paměti – tento mentální „náčrt“ – je udržována aktivním nervovým pálením.“

Myšlenky a další informace, které jsou mimo střed pozornosti, jsou tedy stále podporovány aktivními neurony, a nikoli nějakým „tichým“ mechanismem, jak se dříve předpokládalo.

Kromě zásadního významu pro pochopení fungování paměti mohou tato zjištění ovlivnit i vývoj léčby duševních poruch, které zahrnují poruchu pracovní paměti, jako je ADHD, obsedantně-kompulzivní porucha a schizofrenie.

„Naše výsledky nám například umožňují uvažovat o vytvoření nervových implantátů nebo elektrických stimulátorů, které by mohly pomoci udržet specifické informace v pracovní paměti a rozšířit tak možnosti terapie,“ dodal Kaminski.
„Naše laboratoř v současné době pokračuje ve studiu pracovní paměti a jejích nervových mechanismů pomocí přímých záznamů mozkové aktivity.
V budoucnu plánujeme studovat, jak mozek přepíná mezi uchováváním aktuálních informací a pamatováním si nových informací, což je zásadní pro flexibilní kognitivní aktivitu.“