معلومة

كيف وأين يتم تخزين الذكريات في الدماغ البشري؟

كيف وأين يتم تخزين الذكريات في الدماغ البشري؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

خلفية

أنا مبرمج كمبيوتر مفتون بالذكاء الاصطناعي والشبكات العصبية الاصطناعية ، وأصبح لدي فضول أكثر حول كيفية عمل الشبكات العصبية البيولوجية.

السياق وما أعتقد أنني أفهمه

أثناء هضم كل ما كنت أقرأه ، بدأت أفهم أن هناك طبقات للشبكات العصبية. قد تتلقى الطبقة الأمامية من الخلايا العصبية ، على سبيل المثال ، منبهًا بصريًا مثل الضوء الساطع. يتم أخذ هذا التحفيز من قبل الخلايا العصبية في الخط الأمامي ، حيث ينتج كل منها استجابة كهروميكانيكية مرجحة ينتج عنها قرار ثنائي لتمرير شحنة كهربائية عبر محوارها إلى التشعبات لعشرات الآلاف من الخلايا العصبية الموجودة فيها. متصل.

تتكرر هذه العملية من خلال طبقات تقوم بتوجيه الإشارات الكهربائية وتركيزها بناءً على تباديلها حتى يتم تمرير شحنة في نهاية المطاف إلى آلية استجابة مركزة مثل الأعصاب التي تتحكم في انكماش التلاميذ.

آمل أن أكون قد فهمت ذلك بشكل صحيح.

ديباجة السؤال ؛)

بافتراض أنني لست خارج القاعدة تمامًا مع فهمي الأساسي لكيفية عمل الشبكة العصبية البيولوجية ، فقد بدأت أفهم كيف ينتج عن المدخلات (التحفيز) ناتجًا (استجابة) مثل الحركة الحركية أو ردود الفعل. يبدو أن هذا مجرد كهرباء أساسية للدوائر المفتوحة والمغلقة.

ومع ذلك ، ما زال يحيرني هو كيفية تخزين الذاكرة. التشابه مع الدائرة الكهربائية ينهار هنا ، لأنه في الدائرة لا أستطيع حقًا إيقاف تدفق الإلكترونات ما لم أقوم بتثبيط الإلكترونات المذكورة في مكثف. إذا قمت بذلك ، فبمجرد إطلاق الإلكترونات (الوصول إليها) ، فإنها تختفي إلى الأبد بينما تستمر الذاكرة.

وبالتالي…

كيف يتم تكوين الذكريات وتخزينها في الدماغ البشري؟ هل يتم تخزينها في منطقة معينة؟ إذا كان الأمر كذلك حيث؟


لسوء الحظ ، ما زلنا "مرتبكين" بكيفية عمل الذاكرة. نحن بعيدون عن الفهم الكامل لكيفية تخزين الذاكرة واستدعائها. ومع ذلك ، فنحن نعرف أ القليل، لذلك اقرأ.

فهمك للوظيفة العصبية الأساسية هو تقريبيا صيح. أولاً ، سيرسل العصبون الفردي إشارة من خلال محوره المفرد إلى التشعبات للعديد من الخلايا العصبية في اتجاه مجرى النهر ، وليس العكس. ثانيًا ، لست متأكدًا مما تقصده بـ "تركيزهم بناءً على تباديلهم" ، لكن من الصحيح أن المعلومات العصبية يمكن أن تخضع للعديد من التحولات أثناء انتشارها عبر دائرة. ثالثًا ، إذا كانت هناك نتيجة سلوكية لنشاط الشبكة مثل استجابة العضلات أو إفراز الهرمونات ، فإن هذه التأثيرات تتوسطها الأعصاب التي تتواصل مع العضلات والخلايا التي تطلق الهرمونات. لست متأكدًا مما إذا كان هذا هو ما تعنيه بـ "آلية الاستجابة المركزة".

أخيرًا ، كما اكتشفت ، فإن تشبيه الدوائر العصبية بالدوائر الكهربائية ضعيف نسبيًا في أي مستوى تحليل معقد إلى حد معقول. رأيي هو أن النظم البيولوجية غالبًا ما لا تخدم بشكل جيد من خلال تأطيرها على أنها مشاكل هندسية. سيختلف الآخرون مع ذلك ، لكنني أعتقد أن فهم النظام البيولوجي وفقًا لشروطه الخاصة يجعل الكثير من الأشياء أكثر وضوحًا.

تبين أن الشيء الأساسي المفقود من تشبيه الدائرة الكهربائية هو أحد المفاتيح لفهم تخزين المعلومات في الدوائر العصبية--المشبك، الموقع الذي تتواصل فيه إحدى الخلايا العصبية مع أخرى. يحول المشبك الإشارة الكهربائية من العصبون المنبع إلى إشارة كيميائية. ثم يتم تحويل هذه الإشارة الكيميائية مرة أخرى إلى إشارة كهربائية بواسطة العصبون في اتجاه التيار.

يمكن تعديل قوة المشبك بطريقة طويلة المدى عن طريق تغيير مستوى تعبير البروتين - وهذا ما يسمى التقوية طويلة المدى (LTP) أو اكتئاب طويل الأمد (LTD). لذلك يمكن أن تنظم LTP و LTD السهولة التي يمكن أن تتدفق بها المعلومات على طول مسار معين. كمثال أساسي (لا ينبغي أن يؤخذ على محمل الجد) ، تخيل مجموعة من الخلايا العصبية التي تمثل "مدينة نيويورك" ومجموعة أخرى من الخلايا العصبية التي تمثل "صديقي جون". إذا كنت بعد ذلك في مدينة نيويورك مع صديقك جون ، فستكون كلتا المجموعتين من الخلايا العصبية نشطة والمشابك ما بين سيتم تعزيز هاتين الشبكتين لأنهما متعاونتان (انظر اللدونة Hebbian). بهذه الطريقة ، أصبحت فكرة مدينة نيويورك وفكرة جون مرتبطين معًا الآن.

أين هذه الخلايا العصبية التي تمثل مدينة نيويورك وجون؟ ما زلنا غير واضحين تمامًا بشأن هذا ، والسؤال معقد نظرًا لوجود العديد من أنواع الذاكرة المختلفة. على سبيل المثال ، لا يتم التعامل مع ذاكرتك عن كيفية ركوب الدراجة (الذاكرة الإجرائية) بنفس الطريقة التي تعامل بها ذاكرتك حول ما تناولته على الإفطار (الذاكرة العرضية). ومع ذلك ، فإن أفضل إجابة حالية هي أن قرن آمون والمناطق المرتبطة بها مهمة للترميز الأولي للذكريات و القشرة المخية الحديثة هو المكان الذي يتم فيه تخزين الذكريات طويلة المدى. هناك اتصال كبير بين هاتين المنطقتين بحيث يمكن تعديل الذكريات بشكل فعال بمرور الوقت.


تحديث

ردًا على تعليق Jule الذي طلب بعض الموارد ، أدرك أنه من المهم توضيح النقطة التي مفادها أن نموذج Hebbian الذي أوجزته لم يتم عرضه بشكل نهائي. كما هو الحال مع جميع جوانب علم الأعصاب ، هناك الكثير من العمل الجيد على المستوى الجزيئي والخلوي والعمل الجيد على المستوى السلوكي ، لكن العلاقة السببية بين الاثنين ليست واضحة تمامًا. ومع ذلك ، لا تزال فكرة هب نموذج العمل السائد لكيفية عمل الذاكرة. قد تتضمن بعض القراءات ما يلي:

1) Neves، G.، Cooke، S.F.، Bliss، T.V.P.، 2008. اللدونة المشبكية والذاكرة والحصين: نهج الشبكة العصبية للسببية. مراجعات الطبيعة علم الأعصاب 9 ، 65-75. مراجعة لذاكرة الحصين وعلاقتها بـ LTP / LTD ونظرية Hebbian. يلاحظ الصعوبة العامة في إثبات النظرية وبعض طرق التجارب للمضي قدمًا.

2) Lisman، J.، Grace، A.A.، Duzel، E.، 2011. إطار عمل جديد للذاكرة العرضية؛ دور LTP المتأخر المعتمد على الدوبامين. الاتجاهات في علوم الأعصاب 34، 536-547. مراجعة تقترح تفصيلاً لنموذج Hebbian يتضمن تأثير التعديل العصبي على اللدونة وعملية الذاكرة.

3) جوهانسن ، جي بي ، كاين ، سي كيه ، أوستروف ، إل إي ، ليدو ، جي إي ، 2011. الآليات الجزيئية لتعلم الخوف والذاكرة. الخلية 147 ، 509-524 .. مراجعة ممتازة لتعلم الخوف والذاكرة مع قسم واسع عن النظرية الهبانية.

4) Liu، X.، Ramirez، S.، Pang، P.T.، Puryear، CB، Govindarajan، A.، Deisseroth، K.، Tonegawa، S.، 2012. التحفيز البصري الوراثي للحصين إنغرام ينشط استدعاء ذاكرة الخوف. طبيعة سجية. مقال بحثي ربما يكون إدراكًا لبعض الاقتراحات في مراجعة Neves et al. يستخدمون الضوء لإعادة تنشيط ذاكرة الخوف. يشير هذا إلى أن تنشيط شبكة الحصين التي كانت نشطة أثناء تكوين الذاكرة كافٍ لاستنباط الذاكرة.


أود أن أشير إلى بعض الطرق التي يكون فهمك بها خاطئًا. عادة ما تكون "الشبكات العصبية" مصطلحًا في علوم الكمبيوتر ، يعتمد بشكل فضفاض جدًا جدًا على الشبكات العصبية الفعلية. إن فكرة الطبقات في الشبكة العصبية هي إلى حد كبير اختراع لعلوم الكمبيوتر ، فهي لا تعكس الواقع حقًا. أيضا ، الخلايا العصبية ليست مفاتيح ثنائية. لا يتعلق الأمر كثيرًا بالتشغيل / الإيقاف ، بقدر ما يتعلق برمز المعدل الزمني لإمكانيات العمل. نوع الدماغ الفعلي من العشوائية ، ولا يعمل حقًا على مستوى جهد الفعل الفردي.

إن تكييف مصطلح "الشبكات العصبية" من قبل علماء الكمبيوتر المخادعين أمر مؤسف. عملهم يكاد لا علاقة له بالشبكات العصبية الفعلية.


يمكنني إجراء تشبيه تقريبي من حيث تخزين الوسائط الرقمية.

تتواجد ذكرياتنا كعلاقة بين تصوراتنا وأحاسيسنا. تخزن أجهزة الكمبيوتر المدخلات بسهولة. ومع ذلك ، فإن البشر يخزنون الذكريات بشكل مدرك. هذا يعني من نحن وكيف نتذكر حدثًا ما يغير ذاكرتنا بشكل دائم.

إذا نظرت إلى تقدم برامج ترميز الفيديو المفقودة مع زيادة الدقة ، فسترى أن الخوارزميات قد تغيرت. لقد اعتاد كل جيل على رؤية أنواع معينة من مقاطع الفيديو: من الفيلم ، إلى الثابت التمثيلي ، إلى vhs ، إلى h.264. فكر في الخوارزميات على أنها أنماط فردية للإدراك.

لدينا دوائر قاعدية قديمة تسمح لمناطق القشرة البصرية والجبهة بالتعاون في تكوين الذكريات. إنها ليست عملية موضوعية. لدينا جميعًا خوارزميات خاصة بنا.


لا يتم تخزين الذكريات في جزء واحد فقط من الدماغ. يتم توزيعها على نطاق واسع في جميع أنحاء القشرة والخلايا العصبية. يتم تخزين الذكريات طويلة المدى في جميع أنحاء الدماغ كمجموعات من الخلايا العصبية ، ويقوم الدماغ بتخزين الذكريات بثلاث طرق - الذكريات قصيرة المدى ، والذاكرة الحسية والذاكرة طويلة المدى ، يمكن لخلية الدماغ البشري أن تحتوي على 5 أضعاف كمية المعلومات التي تحتويها الخلية العصبية. موسوعة بريتانيكا.


حقائق حول قوة ذاكرة الدماغ البشري وقدرتها

أكثر الهياكل الحية تعقيدًا في الكون هي بنية الدماغ البشري. تختلف قوة تخزين ذاكرة الدماغ البشري ومعالجتها في البشر بسبب العديد من العوامل الداخلية والخارجية. بصفته الجزء المركزي من الجهاز العصبي المركزي ، فإن هذا العضو الرئيسي مسؤول عن جمع ومعالجة أنواع مختلفة من البيانات الحسية وغيرها. كما أنه يعمل كمصدر للفكر ومكان لتخزين المعلومات الصوتية والمرئية وأنواع أخرى من المعلومات.

من المثير للدهشة أن الدماغ لديه أكثر من مساحة كافية لتخزين كمية لا حصر لها من المعلومات. كل يوم ، تتلامس مع أشياء مختلفة وتحصل على المعلومات من خلال أدوات اللمس والبصر والسمع والشم والتذوق. يتم تخزين كل هذا على أساس يومي ، حيث يتجاوز معظمه التخزين المؤقت ويصبح جزءًا من ذاكرة الدماغ البشرية الدائمة.


كيف تصنع أدمغتنا الذكريات

يتذكر كريم نادر ، وهو جالس في مقهى الرصيف & # 233 في مونتريال في صباح مشمس ، اليوم الذي سبقه بثماني سنوات عندما اصطدمت طائرتان بالبرجين التوأمين لمركز التجارة العالمي. يشعل سيجارة ويلوح بيديه في الهواء لرسم المشهد.

المحتوى ذو الصلة

في وقت الهجوم ، كان نادر باحثًا في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة نيويورك. قام بتشغيل الراديو بينما كان يستعد للذهاب إلى العمل وسمع مزاح فرسان القرص الصباحي وهم يصابون بالذعر وهم يروون الأحداث التي تتكشف في مانهاتن السفلى. ركض نادر إلى سطح مبنى شقته ، حيث كان يطل على الأبراج التي تبعد أقل من ميلين. وقف هناك ، مذهولًا ، وهم يحترقون ويسقطون ، يفكر في نفسه ، & # 8220 لا بأي حال من الأحوال ، يا رجل. هذا هو الفيلم الخطأ. & # 8221

يتذكر نادر أنه مر في الأيام التالية بمحطات مترو أنفاق حيث غُطيت الجدران بملاحظات وصور تركها أشخاص يبحثون يائسين عن أحبائهم المفقودين. & # 8220 كان الأمر أشبه بالسير باتجاه المنبع في نهر من الحزن & # 8221 كما يقول.

مثل الملايين من الناس ، نادر لديه ذكريات حية وعاطفية عن هجمات 11 سبتمبر 2001 وما تلاها. ولكن كخبير في الذاكرة ، وعلى وجه الخصوص ، في مرونة الذاكرة ، فهو يعرف أفضل من الوثوق التام بذكرياته.

معظم الناس لديهم ما يسمى بذكريات وميض حول مكان وجودهم وماذا كانوا يفعلون عندما حدث شيء بالغ الأهمية: اغتيال الرئيس جون كينيدي ، على سبيل المثال ، أو انفجار مكوك الفضاء تشالنجر. (لسوء الحظ ، يبدو أن الأخبار الرهيبة بشكل مذهل تأتي من اللون الأزرق في كثير من الأحيان أكثر من الأخبار السارة بشكل مذهل.) ولكن بقدر ما تشعر به هذه الذكريات من وضوح وتفصيل ، يجد علماء النفس أنها غير دقيقة بشكل مدهش.

يقول نادر ، وهو الآن عالم أعصاب في جامعة ماكجيل في مونتريال ، إن ذكراه عن هجوم مركز التجارة العالمي قد لعبت عليه بعض الحيل. وأشار إلى أنه شاهد لقطات تلفزيونية في 11 سبتمبر / أيلول للطائرة الأولى وهي تضرب البرج الشمالي لمركز التجارة العالمي. لكنه فوجئ عندما علم أن مثل هذه اللقطات تم بثها لأول مرة في اليوم التالي. من الواضح أنه لم يكن وحيدًا: وجدت دراسة أجريت عام 2003 على 569 طالبًا جامعيًا أن 73 بالمائة يشاركون هذا المفهوم الخاطئ.

يعتقد نادر أنه قد يكون لديه تفسير لمثل هذه المراوغات في الذاكرة. أفكاره غير تقليدية في علم الأعصاب ، وقد دفعت الباحثين إلى إعادة النظر في بعض افتراضاتهم الأساسية حول كيفية عمل الذاكرة. باختصار ، يعتقد نادر أن فعل التذكر يمكن أن يغير ذاكرتنا.

يدور الكثير من أبحاثه على الفئران ، لكنه يقول إن المبادئ الأساسية نفسها تنطبق على ذاكرة الإنسان أيضًا. في الواقع ، كما يقول ، قد يكون من المستحيل على البشر أو أي حيوان آخر إحياء ذكرى إلى الذهن دون تغييرها بطريقة ما. يعتقد نادر أنه من المحتمل أن تكون بعض أنواع الذاكرة ، مثل ذاكرة الفلاش ، أكثر عرضة للتغيير من غيرها. يقول إن الذكريات المحيطة بحدث كبير مثل 11 سبتمبر قد تكون حساسة بشكل خاص ، لأننا نميل إلى تكرارها مرارًا وتكرارًا في أذهاننا وفي محادثة مع الآخرين & # 8212 مع كل تكرار لديه القدرة على تغييرها.

بالنسبة لأولئك منا الذين يعتزون بذكرياتنا ويحبون الاعتقاد بأنها سجل دقيق لتاريخنا ، فإن فكرة أن الذاكرة قابلة للطرق في الأساس هي أكثر من مجرد مزعجة قليلاً. & # 8200 لا يعتقد جميع الباحثين أن نادر قد أثبت أن عملية تذكر نفسها يمكن أن تغير الذكريات. لكن إذا كان على حق ، فقد لا يكون شيئًا سيئًا تمامًا. قد يكون من الممكن استخدام هذه الظاهرة بشكل جيد لتقليل معاناة الأشخاص الذين يعانون من اضطراب ما بعد الصدمة ، والذين يعانون من تكرار الذكريات للأحداث التي يرغبون في تخلفها.

ولد نادر في القاهرة بمصر. تعرضت عائلته القبطية المسيحية للاضطهاد على أيدي القوميين العرب وهربت إلى كندا عام 1970 عندما كان يبلغ من العمر 4 سنوات. قام العديد من الأقارب أيضًا بالرحلة ، لدرجة أن العديد من صديقات نادر تضايقه حول & # 8220 مسارًا صوتيًا لألف قبلة & # 8221 في التجمعات العائلية الكبيرة حيث يمنح الناس التحيات المعتادة.

التحق بالكلية ومدرسة الدراسات العليا في جامعة تورنتو ، وفي عام 1996 انضم إلى مختبر جامعة نيويورك لجوزيف ليدوكس ، وهو عالم أعصاب متميز يدرس كيفية تأثير العواطف على الذاكرة. & # 8220 أحد الأشياء التي أغرتني حقًا بشأن العلم هو أنه نظام يمكنك استخدامه لاختبار أفكارك الخاصة حول كيفية عمل الأشياء ، & # 8221 يقول نادر. حتى الأفكار العزيزة في مجال معين مفتوحة للتساؤل.

لقد عرف العلماء منذ فترة طويلة أن تسجيل الذاكرة يتطلب تعديل الروابط بين الخلايا العصبية. تقوم كل ذاكرة بتعديل مجموعة فرعية صغيرة من الخلايا العصبية في الدماغ (يحتوي الدماغ البشري على 100 مليار خلية عصبية في المجموع) ، مما يغير طريقة تواصلهم. ترسل الخلايا العصبية رسائل إلى بعضها البعض عبر فجوات ضيقة تسمى نقاط الاشتباك العصبي. يشبه المشبك منفذًا صاخبًا ، مكتملًا بآلات إرسال واستقبال البضائع والناقلات العصبية # 8212 ، وهي مواد كيميائية متخصصة تنقل الإشارات بين الخلايا العصبية. جميع آلات الشحن مصنوعة من البروتينات ، وهي اللبنات الأساسية للخلايا.

أحد العلماء الذين بذلوا قصارى جهدهم لإلقاء الضوء على الطريقة التي تعمل بها الذاكرة على النطاق المجهري هو إريك كانديل ، عالم الأعصاب بجامعة كولومبيا في مدينة نيويورك. في خمسة عقود من البحث ، أظهر Kandel كيف أن الذكريات قصيرة المدى & # 8212 التي تستمر لبضع دقائق & # 8212 تتدخل في تغييرات كيميائية سريعة وبسيطة نسبيًا على المشبك مما يجعلها تعمل بكفاءة أكبر. وجد Kandel ، الحائز على جائزة نوبل 2000 في علم وظائف الأعضاء أو الطب ، أنه لبناء ذاكرة تدوم لساعات أو أيام أو سنوات ، يجب على الخلايا العصبية تصنيع بروتينات جديدة وتوسيع الأرصفة ، كما كانت ، لجعل الناقل العصبي & # 8200 المرور تعمل بكفاءة أكبر. يجب أن تُدمج الذكريات طويلة المدى حرفيًا في الدماغ & # 8217s المشابك العصبية. افترض كاندل وغيره من علماء الأعصاب عمومًا أنه بمجرد تكوين الذاكرة ، فإنها تكون مستقرة ويمكن التراجع عنها بسهولة. أو ، على حد تعبيرهم ، الذاكرة & # 8220 مجمعة. & # 8221

وفقًا لهذا الرأي ، يعمل نظام ذاكرة الدماغ & # 8217s مثل القلم والكمبيوتر المحمول. لفترة وجيزة قبل أن يجف الحبر ، من الممكن تلطيخ ما & # 8217s. ولكن بعد أن يتم توحيد الذاكرة ، فإنها لا تتغير إلا قليلاً. بالتأكيد ، قد تتلاشى الذكريات على مر السنين مثل حرف قديم (أو حتى تشتعل فيها النيران إذا أصاب مرض الزهايمر) ، ولكن في الظروف العادية يظل محتوى الذاكرة كما هو ، بغض النظر عن عدد المرات التي تم إزالتها و أقرأ. سيتحدى نادر هذه الفكرة.

فيما تحول إلى لحظة حاسمة في بداية حياته المهنية ، حضر نادر محاضرة ألقاها كاندل في جامعة نيويورك & # 8200 حول كيفية تسجيل الذكريات. تساءل نادر عما يحدث عندما يتم استرجاع ذكرى ما. لم يكن العمل مع القوارض التي يعود تاريخها إلى الستينيات يتماشى مع نظرية التوحيد. وجد الباحثون أن الذاكرة يمكن أن تضعف إذا أعطوا حيوانًا صدمة كهربائية أو دواء يتداخل مع ناقل عصبي معين بعد أن دفعوا الحيوان لاستعادة الذاكرة. هذا يشير إلى أن الذكريات كانت عرضة للاضطراب حتى بعد أن يتم توحيدها.

للتفكير في الأمر بطريقة أخرى ، اقترح العمل أن حفظ ذاكرة قديمة بعيدًا للتخزين طويل المدى بعد استدعائها كان مشابهًا بشكل مدهش لإنشائها في المرة الأولى. يفترض أن بناء ذاكرة جديدة والتخلص من ذاكرة قديمة يتضمن بناء بروتينات في المشبك. أطلق الباحثون على هذه العملية اسم & # 8220reconsolidation. & # 8221 لكن آخرين ، بما في ذلك بعض خبراء الذاكرة البارزين ، واجهوا مشكلة في تكرار هذه النتائج في مختبراتهم الخاصة ، لذلك لم يتم السعي وراء الفكرة.

قرر نادر إعادة النظر في المفهوم من خلال تجربة. في شتاء & # 82001999 ، قام بتعليم أربعة فئران أن صوتًا عالي النبرة يسبق صدمة كهربائية خفيفة. كان ذلك سهلاً & # 8212 rodents يتعلمون مثل هذه الاقتران بعد التعرض لهم مرة واحدة فقط. بعد ذلك ، يتجمد الفأر في مكانه عندما يسمع النغمة. ثم انتظر نادر لمدة 24 ساعة ، ولعب النغمة لإعادة تنشيط الذاكرة وحقن في دماغ الفئران دواء يمنع الخلايا العصبية من صنع بروتينات جديدة.

وقال إنه إذا تم توحيد الذكريات مرة واحدة فقط ، عند إنشائها لأول مرة ، فلن يكون للدواء أي تأثير على ذاكرة الجرذ للنغمة أو على الطريقة التي ستستجيب للنغمة في المستقبل. ولكن إذا كان لابد من إعادة بناء الذكريات جزئيًا على الأقل في كل مرة يتم استدعاؤها & # 8212 down إلى تخليق بروتينات عصبية جديدة & # 8212 ، فربما تستجيب لاحقًا كما لو أنهم لم يتعلموا أبدًا الخوف من النغمة وسيتجاهلونها. إذا كان الأمر كذلك ، فإن الدراسة سوف تتعارض مع المفهوم القياسي للذاكرة. يعترف ، لقد كانت تسديدة بعيدة.

& # 8220Don & # 8217t تضيع وقتك ، هذا لن ينجح أبدًا ، & # 8221 LeDoux أخبره.

عندما اختبر نادر الفئران لاحقًا ، لم يتجمدوا بعد سماع النغمة: بدا الأمر كما لو أنهم نسوا كل شيء عنها. نادر ، الذي يبدو شيطانيًا بعض الشيء في حلقه وسوالفه المدببة ، لا يزال يتحدث عن التجربة. عيون واسعة من الإثارة ، يصفع طاولة المقهى & # 233. & # 8220 هذا جنون ، أليس كذلك؟ ذهبت إلى مكتب Joe & # 8217s وقلت ، & # 8216 أنا أعرف أنه & # 8217s أربعة حيوانات فقط ، لكن هذا مشجع للغاية! & # 8217 & # 8221

بعد اكتشافات نادر الأولية ، استغل بعض علماء الأعصاب أعماله في مقالات المجلات وأعطوه الكتف البارد في الاجتماعات العلمية. لكن البيانات ضربت وترا أكثر انسجاما مع بعض علماء النفس. بعد كل شيء ، اقترحت تجاربهم منذ فترة طويلة أنه يمكن بسهولة تشويه الذاكرة دون أن يدرك الناس ذلك.

في دراسة كلاسيكية عام 1978 بقيادة إليزابيث لوفتوس ، عالمة نفس في جامعة واشنطن ، أظهر الباحثون لطلاب الجامعات سلسلة من الصور الملونة تصور حادثًا حيث اصطدمت سيارة داتسون حمراء بأحد المشاة في ممر المشاة. أجاب الطلاب على أسئلة مختلفة ، بعضها كان مضللاً عمدًا. على سبيل المثال ، على الرغم من أن الصور أظهرت داتسون عند إشارة توقف ، سأل الباحثون بعض الطلاب ، & # 8220 هل مرت سيارة أخرى على داتسون الأحمر بينما كانت متوقفة عند علامة الخضوع؟ & # 8221

في وقت لاحق سأل الباحثون جميع الطلاب عما رأوه & # 8212a علامة التوقف أو علامة الخروج؟ الطلاب الذين & # 8217d سئلوا سؤالاً مضللاً كانوا أكثر عرضة لإعطاء إجابة غير صحيحة من الطلاب الآخرين.

بالنسبة إلى نادر وزملائه ، تدعم التجربة فكرة إعادة تكوين الذاكرة أثناء عملية استدعائها. & # 8220 من وجهة نظرنا ، هذا يشبه إلى حد كبير إعادة توحيد الذاكرة ، & # 8221 يقول أوليفر هاردت ، باحث ما بعد الدكتوراه في مختبر نادر & # 8217s.

يقول هاردت ونادر إن شيئًا مشابهًا قد يحدث مع الذكريات الوامضة. يميل الناس إلى الاحتفاظ بذكريات دقيقة للحقائق الأساسية لحدث بالغ الأهمية & # 8212 على سبيل المثال ، أن ما مجموعه أربع طائرات قد اختطفت في هجمات 11 سبتمبر & # 8212 ولكن غالبًا ما يخطئ في تذكر التفاصيل الشخصية مثل مكان وجودهم وماذا كانوا يفعلون في ذلك الوقت . يقول هاردت أن هذا قد يكون لأن هذين نوعين مختلفين من الذكريات يتم تنشيطهما في مواقف مختلفة. تعزز التغطية التلفزيونية والإعلامية الأخرى الحقائق المركزية. لكن استدعاء التجربة لأشخاص آخرين قد يسمح بالتسلل إلى التشوهات. & # 8220 عندما تعيد سردها ، تصبح الذاكرة بلاستيكية ، وكل ما هو موجود من حولك في البيئة يمكن أن يتداخل مع المحتوى الأصلي للذاكرة ، & # 8221 هاردت يقول . في الأيام التي أعقبت 11 سبتمبر ، على سبيل المثال ، من المرجح أن الناس أعادوا سرد قصصهم الشخصية بشكل متكرر & # 8212 & # 8220 أين كنت عندما سمعت الأخبار؟ & # 8221 & # 8212 في المحادثات مع الأصدقاء والعائلة ، ربما يسمح بتفاصيل قصص أشخاص آخرين ليختلطوا مع بلادهم.

منذ تجربة نادر الأصلية ، اقترحت العشرات من الدراسات التي أجريت على الفئران والديدان والكتاكيت ونحل العسل وطلاب الجامعات أنه حتى الذكريات القديمة يمكن أن تتعطل عند استرجاعها. هدف Nader & # 8217s هو ربط البحث على الحيوانات ، والقرائن التي يقدمها حول الآلية الجزيئية الصاخبة للمشبك ، بالتجربة البشرية اليومية للتذكر.

يعتقد بعض الخبراء أنه يتقدم على نفسه ، خاصةً عندما يقيم روابط بين ذاكرة الإنسان وهذه النتائج في الفئران والحيوانات الأخرى. & # 8220 لقد أفرط في بيعه قليلاً ، & # 8221 يقول Kandel.

يتفق دانيال شاكتر ، عالم النفس بجامعة هارفارد الذي يدرس الذاكرة ، مع نادر على أن التشوهات يمكن أن تحدث عندما يعيد الناس تنشيط الذكريات. السؤال هو ما إذا كانت إعادة التجميع & # 8212 التي يعتقد أن نادر قد أظهرها بشكل مقنع في تجارب الفئران & # 8212 هو سبب التشوهات. & # 8220 الدليل المباشر ليس هناك & # 8217t حتى الآن لإظهار أن الأمرين مرتبطان ، & # 8221 Schacter يقول. & # 8220It & # 8217s احتمال مثير للاهتمام أن على الناس الآن متابعته. & # 8221

يجري اختبار حقيقي لنظرية نادر و 8217 لإعادة توحيد الذاكرة على بعد أميال قليلة من مكتبه في مونتريال ، في معهد جامعة دوغلاس للصحة العقلية. ألين برونيت ، عالم نفس ، يدير تجربة سريرية تشمل أشخاصًا يعانون من اضطراب ما بعد الصدمة (PTSD). الأمل هو أن يكون مقدمو الرعاية قادرين على إضعاف ما تبقى من الذكريات المؤلمة التي تطارد المرضى أثناء النهار وتغزو أحلامهم في الليل.

يعرف برونيه مدى قوة الذكريات المؤلمة. في عام 1989 ، عندما كان يدرس للحصول على درجة الماجستير في علم النفس في جامعة مونتريال ، دخل رجل مسلح ببندقية نصف آلية إلى فصل دراسي للهندسة في الحرم الجامعي ، وفصل الرجال عن النساء وأطلق النار على النساء. واصل المسلح المجزرة في الفصول الدراسية الأخرى وأروقة الجامعة & # 8217s & # 201cole Polytechnique ، حيث أطلق النار على 27 شخصًا وقتل 14 امرأة قبل أن ينتحر. كان أسوأ حادث إطلاق نار جماعي في كندا و # 8217.

يقول Brunet ، الذي كان على الجانب الآخر من الحرم الجامعي في ذلك اليوم ، & # 8220 هذه كانت تجربة قوية جدًا بالنسبة لي. & # 8221 يقول إنه فوجئ باكتشاف مدى ضآلة معرفته في ذلك الوقت عن التأثير النفسي لمثل هذه الأحداث وكيفية مساعدة الأشخاص الذين عاشوا من خلالها. قرر دراسة الإجهاد الناجم عن الصدمة وكيفية علاجه.

حتى الآن ، كما يقول برونيت ، فإن الأدوية والعلاج النفسي المستخدم تقليديًا لعلاج اضطراب ما بعد الصدمة لا يوفر راحة دائمة للعديد من المرضى. & # 8220 لا يزال هناك متسع كبير لاكتشاف علاجات أفضل & # 8221 كما يقول.

في الدراسة الأولى لـ Brunet & # 8217s ، تناول PTSD & # 8200patients دواء يهدف إلى التدخل في إعادة توحيد الذكريات المخيفة. لطالما استخدم عقار بروبرانولول لعلاج ارتفاع ضغط الدم ، ويأخذه بعض الممارسين لمكافحة رهاب المسرح. يثبط الدواء ناقلًا عصبيًا يسمى النوربينفرين. أحد الآثار الجانبية المحتملة للدواء هو فقدان الذاكرة. (في دراسة مشابهة لتجربة Nader & # 8217 الأصلية مع الفئران ، وجد الباحثون في مختبر LeDoux & # 8217s أن الدواء يمكن أن يضعف الذكريات المخيفة للنغمة العالية).

المرضى في دراسة Brunet & # 8217 ، التي نُشرت في عام 2008 ، تعرض كل منهم لحدث مؤلم ، مثل حادث سيارة أو اعتداء أو اعتداء جنسي ، قبل حوالي عقد من الزمن. بدأوا جلسة علاجية جالسين بمفردهم في غرفة غير موصوفة مع كرسي بذراعين وجهاز تلفزيون. تناول تسعة مرضى حبة بروبرانولول وقرأوا أو شاهدوا التلفاز لمدة ساعة مع بدء سريان مفعول الدواء. تم إعطاء عشرة حبوب دواء وهمي.

جاء برونيت إلى الغرفة وأجرى محادثة قصيرة قبل أن يخبر المريض أن لديه طلبًا: أراد أن يقرأ المريض نصًا ، بناءً على مقابلات سابقة مع الشخص ، يصف تجربته المؤلمة. عرف المرضى ، وجميعهم من المتطوعين ، أن القراءة ستكون جزءًا من التجربة. & # 8220 البعض على ما يرام ، والبعض يبدأ في البكاء ، والبعض يحتاج إلى قسط من الراحة ، & # 8221 Brunet يقول.

بعد أسبوع ، استمع مرضى اضطراب ما بعد الصدمة إلى النص ، هذه المرة دون تناول الدواء أو الدواء الوهمي. مقارنةً بالمرضى الذين تناولوا دواءً وهميًا ، فإن أولئك الذين تناولوا البروبرانولول قبل أسبوع أصبحوا الآن أكثر هدوءًا ، وكان معدل ضربات قلبهم أقل وعرقهم أقل.

أكملت برونيت للتو دراسة أكبر شملت ما يقرب من 70 مريضًا باضطراب ما بعد الصدمة. أظهر أولئك الذين تناولوا بروبرانولول مرة واحدة في الأسبوع لمدة ستة أسابيع أثناء قراءة نص حدثهم الصادم انخفاضًا بنسبة 50 في المائة في أعراض اضطراب ما بعد الصدمة القياسي. كان لديهم عدد أقل من الكوابيس وذكريات الماضي في حياتهم اليومية بعد فترة طويلة من زوال آثار الدواء. لم يمحو العلاج & # 8217t ذاكرة المرضى لما حدث لهم بدلاً من ذلك ، يبدو أنه قد غيّر جودة تلك الذاكرة. & # 8220 أسبوعًا بعد أسبوع ، تبدو النغمة العاطفية للذاكرة أضعف ، & # 8221 Brunet يقول. & # 8220 بدأوا في الاهتمام أقل بتلك الذاكرة. & # 8221

يقول نادر إن الذكريات المؤلمة لـ & # 8200PTSD مريض يمكن تخزينها في الدماغ بنفس الطريقة التي يتم بها تخزين ذاكرة نغمة التنبؤ بالصدمة في دماغ الفئران. في كلتا الحالتين ، فإن استدعاء الذاكرة يفتحها للتلاعب. يقول نادر إنه & # 8217s شجعه العمل حتى الآن مع اضطراب ما بعد الصدمة & # 8200 مريض. & # 8220If # 8217s لديه أي فرصة لمساعدة الناس ، علينا أن نجربها ، & # 8221 كما يقول.

من بين الأسئلة العديدة التي يطرحها نادر الآن هو ما إذا كانت جميع الذكريات تصبح ضعيفة عند استرجاعها ، أو ذكريات معينة فقط في ظل ظروف معينة.

بالطبع ، هناك سؤال أكبر: لماذا الذكريات غير موثوقة إلى هذا الحد؟ بعد كل شيء ، إذا كانوا أقل عرضة للتغيير ، فلن نعاني من الإحراج بسبب سوء تذكر تفاصيل محادثة مهمة أو موعد أول.

ثم مرة أخرى ، قد يكون التحرير طريقة أخرى للتعلم من التجربة. إذا كانت الذكريات العزيزة عن الحب المبكر قد تم تلطيفها بمعرفة حدوث تفكك كارثي ، أو إذا كانت ذكريات الأوقات الصعبة قد تم تعويضها بمعرفة أن الأمور نجحت في النهاية ، فقد لا نحصد فوائد هذه الأشياء التي تم الحصول عليها بشق الأنفس دروس الحياة. ربما يكون من الأفضل أن نعيد كتابة ذكرياتنا في كل مرة نتذكرها. يقترح نادر أن إعادة الاندماج قد تكون آلية الدماغ لإعادة صياغة الذكريات القديمة في ضوء كل ما حدث منذ ذلك الحين. بعبارة أخرى ، قد يكون هذا هو ما يمنعنا من العيش في الماضي.

جريج ميلر يكتب عن علم الأحياء والسلوك وعلم الأعصاب لـ علم مجلة. يعيش في سان فرانسيسكو. جيل مينجاسون هو مصور فوتوغرافي مقيم في لوس أنجلوس.


HIPPOCAMPUS

جربت مجموعة أخرى من الباحثين الفئران لمعرفة كيفية عمل الحُصين في معالجة الذاكرة ([رابط]). قاموا بإنشاء آفات في حصين الفئران ، ووجدوا أن الفئران أظهرت ضعف الذاكرة في مهام مختلفة ، مثل التعرف على الأشياء وتشغيل المتاهة. وخلصوا إلى أن الحُصين متورط في الذاكرة ، وتحديداً ذاكرة التعرف الطبيعي وكذلك الذاكرة المكانية (عندما تكون مهام الذاكرة مثل اختبارات الاسترجاع) (Clark، Zola، & amp Squire، 2000). وظيفة أخرى للحصين هي عرض المعلومات على المناطق القشرية التي تعطي الذكريات معنى وربطها بالذكريات الأخرى المتصلة. كما أنه يلعب دورًا في تقوية الذاكرة: عملية نقل التعلم الجديد إلى ذاكرة طويلة المدى.

إن إصابة هذه المنطقة تجعلنا غير قادرين على معالجة الذكريات التوضيحية الجديدة. أحد المرضى المشهورين ، المعروف منذ سنوات فقط باسم HM ، تمت إزالة الفص الصدغي الأيمن والأيسر (الحصين) في محاولة للمساعدة في السيطرة على النوبات التي كان يعاني منها لسنوات (Corkin ، Amaral ، González ، Johnson ، & amp Hyman ، 1997). نتيجة لذلك ، تأثرت ذاكرته التصريحية بشكل كبير ، ولم يتمكن من تكوين معرفة دلالية جديدة. لقد فقد القدرة على تكوين ذكريات جديدة ، ومع ذلك لا يزال بإمكانه تذكر المعلومات والأحداث التي حدثت قبل الجراحة.


لإلقاء نظرة فاحصة على كيفية عمل الذاكرة ، شاهد هذا الفيديو حول المراوغات في الذاكرة ، واقرأ المزيد في هذه المقالة حول المريض جلالة الملك.


كيف وأين يتم تخزين الذكريات؟

على مر التاريخ ، تعلمنا الكثير عن الدماغ من الأشخاص الذين يعانون من إصابات في الدماغ أو أدمغة تعمل في أجزاء مختلفة. يمكن أن تؤثر الإصابة أو استئصال جزء من المخ على أجزاء مختلفة من ذاكرتك أو شخصيتك.

أحد الأمثلة المعروفة هو "المريض جلالة الملك": هنري مولايسون ، الذي خضع لعملية جراحية في المخ عام 1953 ، حيث تمت إزالة جزء من دماغه الذي تسبب في نوبات الصرع. لسوء الحظ ، فإن ذلك الجزء من الدماغ الذي تمت إزالته ، والذي كان جزءًا من الحُصين واللوزة ، يلعب أيضًا دورًا مهمًا في تخزين الذكريات طويلة المدى. بعد العملية ، لم يكن هنري قادرًا على تخزين أي ذكريات جديدة طويلة المدى ، على الرغم من أنه لا يزال يحتفظ بالذكريات المخزنة قبل العملية.

دعنا نعود إلى الدماغ ونلقي نظرة على ما نعرفه عن كيفية تخزين الذكريات أثناء العملية المذكورة أعلاه في الدماغ.

إذا قطعنا الدماغ إلى نصفين ، ونظرنا إليه من الداخل ، يتم الكشف عن أجزاء مهمة أخرى ، كما هو موضح في الصورة أدناه.

قرن آمون يوضع داخل الفص الصدغي وهو مهم جدًا لوظائف ذاكرتنا. يعالج جميع المعلومات ويختار الذكريات التي يجب تخزينها على المدى الطويل.

اللوزة، الذي يتم وضعه بالقرب من قرن آمون لدينا ، مهم لمعالجة الذاكرة ومسؤول عن الاستجابات العاطفية ، مثل الخوف والقلق والعدوان. كما أنه يؤثر على اتخاذ القرار بناءً على تلك المشاعر ("القتال أو الهروب" هو شيء من اللوزة).

تؤثر الطريقة التي يتم بها تخطيط الدماغ جسديًا أيضًا على كيفية تذكر الأشياء. Amygdala being so close to the hippocampus is the reason why we remember strong emotional events more clearly and longer.


Implicit memory

There are two areas of the brain involved in implicit memory: the basal ganglia and the cerebellum.

النوى القاعدية

The basal ganglia are structures lying deep within the brain and are involved in a wide range of processes such as emotion, reward processing, habit formation, movement and learning. They are particularly involved in co-ordinating sequences of motor activity, as would be needed when playing a musical instrument, dancing or playing basketball. The basal ganglia are the regions most affected by Parkinson’s disease. This is evident in the impaired movements of Parkinson’s patients.

المخيخ

The cerebellum, a separate structure located at the rear base of the brain, is most important in fine motor control, the type that allows us to use chopsticks or press that piano key a fraction more softly. A well-studied example of cerebellar motor learning is the vestibulo-ocular reflex, which lets us maintain our gaze on a location as we rotate our heads.


Memory encompasses everything from thoughts of childhood friends to a mental list of what we need to pick up at the grocery store. It is essential for our sense of self, and allows us to learn from our previous experiences. In general, a memory is a piece of information stored in your brain, but the quality of this information and the length of storage time vary greatly. How memories are formed, and what causes us to forget, have long been topics of great interest in the field of neuroscience.

The brain is the most complex human organ. It is made up of millions of cells called neurons that are interconnected in a vast network. Cells in certain regions of the brain perform specialized functions. For instance, one particular area of the brain is important for vision and another for movement. Functions of many brain areas have been worked out through extensive study of people who have suffered brain damage in addition to studies with model organisms, such as mice.

It is believed that long-term memories are stored in different areas across the brain, depending on the contents of the information. A single memory can even be partitioned to multiple brain regions. For example, the visual trace of a memory is stored in the area of the brain involved in sight perception. If part of this visualization region is damaged, our memories of what we see may be affected as well. For example, if the color processing part of the brain is damaged, a person recalls previous experiences in black and white [1]. This is a logical way to store information, as it allows the brain to gain quick access to past information when it needs to be integrated with incoming sensory perceptions. Navigation is a clear example of this. Certain visual cues in the environment (e.g. a blue post box, an old gnarled tree) may trigger a memory of past times you have travelled the same route, helping you decide where to make the next turn.

Decoding how the brain stores memories is a tricky business. When neurons are activated, their electrical charge changes briefly. If strong enough, this change in electrical charge can trigger the neuron to release chemicals that signal to connected neurons. Information can be encoded in this network of neurons in multiple ways. The particular signal received by the brain depends on which neuron is activated, when it is activated, the duration of its activation, and how often it is activated. While imaging techniques such as magnetic resonance imaging (MRI) have allowed us to look into a working brain while people perform particular tasks, the resolution is low. It has helped us determine which brain regions are important for a given task, but it does not tell us the specific neuronal activity pattern needed to store information in the associated region of the brain.

A recent paper in the journal Nature sheds light on how neurons encode a memory, and how the brain uses this information to make decisions [2,3]. The researchers in this study, led by Dr. David Tank, aimed to better understand brain function by developing new and exciting techniques that now allow imaging of individual brain cells in live mice as they perform behavioral tasks.

To achieve this, they inserted new genes into mice, causing the mice to produce proteins that enabled the researchers to directly visualize neuronal activity. When a neuron is activated, pores on the surface of the neuron open up and allow electrically charged calcium to flow into the cell. This calcium influx triggers the release of chemicals from the cell, which in turn allows the neuron to communicate with its neighbors. To track the location, timing, and duration of the activation of individual cells, scientists inserted a special gene into the mice that encodes a protein that causes cells to light up in the presence of calcium.

However, in order to clearly image brain cells, the mouse’s head must be still. This is a problem if you want to look at neuronal activity while the mouse is running around. Cleverly, Dr. Tank sidestepped this issue by developing a virtual reality system that allows the mice to run through a maze while their heads are held in place. The mice are trained to run on a suspended ball, the rotation of which controls the scene presented on a screen in front of them. The mouse is thus able to navigate through the virtual environment, and can be taught to run through a maze in order to gain a reward, all while researchers look at which cells are being activated during this task [4].

Tank’s team devised a maze that tests both a mouse’s memory as well as its ability to use its memories to make decisions. In the maze, mice run through a straight corridor that contains visual cues. Different cues alert the mice to turn either left or right at an upcoming fork for a reward. The mice then pass through a ‘delay’ period, a straight corridor that lacks any visual information. After this corridor, mice must remember the previous cues in order to make the correct navigation choice that will lead to a reward.

Tank and his colleagues found that as mice ran through this maze, a certain sequence of neuronal activity was triggered and differed depending on whether the cues signaled a left or right decision. Each individual neuron involved in these sequences was only active for a short period of time, but their combined activity formed a specific and distinct temporal sequence that began after receiving either a left-turn signal or a right turn one. This activity pattern was similar between trials near the beginning of the task, but as the mouse ran, the “right” and “left” firing sequence became increasingly distinct, until the signals were easily distinguishable by the time the mouse decided to turn. Visual cues encountered during the first part of the task trigger a specific pattern of neuronal activation, allowing the mouse to choose the correct path later. Interestingly, when the mouse made a wrong turn, the neuronal pattern began correctly, but at some point during the trial switched to the neuronal pattern of the opposite turn. Researchers could actually see the mouse change its mind as the neuronal firing pattern shifted. This shift was most likely to occur during the delay period, but could occur at any time during the task, even when the mouse was still running through the visual cue area. While specific neurons preferred either left or right, these neurons were intermingled together within the same area of the brain, indicating that although large regions may be responsible for certain types of tasks, within those regions the specific neurons required for different memories are mixed together.

This paper provides new insight into previous findings from studies on human memory. For example, researchers have found that when people are having difficulty remembering a specific word, their memory may be triggered by a word that shares common features (e.g., someone might recall the word “fluorescence” after someone else mentions the word “floor”). While no one knows whether words are stored in a similar manner as navigational memories, you can imagine that the ‘floor’ sound might trigger a neuronal activity sequence shared by the word fluorescence [5]. This may also help explain age related dementia and confusion – if the connections between neurons are not as strong, it may lead to more frequent switching between activity sequences. While Tank’s research provides us valuable insight into how the brain processes and stores information, more research is necessary to determine how this occurs with different tasks and in disease states.

Rebecca Reh is a Ph.D. candidate in the Program in Neuroscience at Harvard Medical School.

Additional Resource

مراجع

[1] Squire, Larry and Wixted, John. The Cognitive Neuroscience of Memory since H.M. Annual Review of Neuroscience, v. 34: 259-288 (July 2011).

[2] Harvey, Christopher et al. Choice-specific sequences in parietal cortex during a virtual-navigation decision task. Nature, v. 484: 62-68 (5 April 2012).


Never Forget

God doesn’t want His people to forget Him or what He has done for them. It is interesting to me as a neuroscientist to see the importance that God placed on using ritual ceremonies to help us recall His grace. After He saved the first-born children during the first Passover, the Israelites were told to repeat this ceremony every year to reinforce the memory of God ’s grace.

At the Lord’s Supper, Jesus established a new ceremony: “ Do this in remembrance of me. ” Every time we partake at church, we remember His shed blood and the first observance in the upper room in Jerusalem. This God -ordained ceremony reinforces our memory of God ’s wondrous grace.

These religious practices involve both declarative and procedural memories. Since more senses are involved, the brain is more engaged and more likely to maintain the memory of Christ’s wondrous grace. God , who made our brains, knew what He was doing when He implemented these ceremonies!

Throughout our lives, He wants us to focus our minds and affections on “things above,” filling our minds with good things ( Colossians 3:2 Philippians 4:8 ). God designed the brain’s synapses to help us by literally reinforcing our memories when we meditate on truly important things. Just think about that the next time you can’t find your car!


Left and right brain hemispheres found to store memories differently in ants

A pair of researchers at the University of Sussex in the U.K. has found that like many other creatures, ants store memories differently in their two brain hemispheres. In their paper published in the journal Proceedings of the Royal Society B, Ana Sofia David Fernandes and Jeremy Niven describe Pavlovian-type experiments they conducted with ants and what they learned from them.

Prior research has shown that the human brain stores different kinds of memories in its two hemispheres—the left hemisphere retains verbal information, for example, while the right hemisphere tends store visual memories. Other research has shown that the brains of other animals also store memories differently in their hemispheres. Researchers in the field have called such differences lateralization. In this new effort, the researchers wondered if the same might be true for wood ants.

To learn more about how ant brains store memories, the researchers carried out an experiment that involved allowing ant specimens to touch and eat a droplet of sugar as they were shown a cue. Ants use their antennae to touch or smell an object to figure out if it is food. Thus, to train an ant to expect a treat, the researchers allowed them to touch a sugar droplet with their left antenna, their right antenna, both of them, or neither of them—all while being shown a blue object. The goal was to get the ants to respond to the sight of the blue object the way dogs did in Pavlov's experiments. Once the ants were trained, the researchers time-tested them on how they responded to seeing the object—at 10 minutes, an hour and then a day later.

The researchers found that when an ant was trained using just its right antenna, it demonstrated a strong response at 10 minutes, a weaker response after that, and no response for longer times. In sharp contrast, those ants that were trained using the left antenna showed no response at 10 minutes, or even after an hour. But the next day they had a strong response. The researchers suggest this is solid evidence for short-term memory being stored in the right hemisphere and long-term memory in the left hemisphere.


Researchers use brain scans to read people's memories

Scientists have used brain scans to read people's memories and work out where they were as they wandered around a virtual building.

The landmark study by British researchers demonstrates that powerful imaging technology is increasingly able to extract our innermost thoughts.

The feat prompted the team to call for an ethical debate on how brain imaging may be used in the future, and what safeguards can be put in place to protect people's privacy.

The study was part of an investigation aimed at learning how memories are created, stored and recalled in a part of the brain called the hippocampus.

By understanding the processes at work in the brain, scientists at the Wellcome Trust Centre for Neuroimaging at University College London hope to get a better grasp of how Alzheimer's disease and strokes can destroy our memories and find ways to rehabilitate patients.

In the study, volunteers donned a virtual reality headset and were asked to make their way between four locations in a virtual building. Throughout the task, their brain activity was monitored using a technique called functional magnetic resonance imaging (fMRI).

Eleanor Maguire and Demis Hassabis then used a computer program to look for patterns in the volunteers' brain activity as they stood on virtual rugs in the four different locations. They found that particular collections of brain cells encoded the person's location in the virtual world, and they were able to use this to predict where each volunteer was standing.

"Remarkably, using this technology, we found we could accurately predict the position of an individual within this virtual environment, solely from the pattern of activity in their hippocampus," said Maguire.

"We could predict what memories a person was recalling, in this case the memory for their location in space," she added.

The study overturns neuroscientists' assumption that memories of our surroundings are encoded in the brain in an unpredictable way. The latest research suggests that this is not the case, and that the information is stored in our neurons in a very structured way that can be picked up by scanners.

The scientists could not tell where somebody was from a single brain scan. Instead, they had to perform several scans of volunteers in each location. Only afterwards were they able to find differences in brain activity that betrayed the person's location.

"We can rest easy in terms of issues surrounding mind reading. This requires the person to be cooperative, and to train the algorithms we use many instances of a particular memory," said Maguire. "It's not that we can put someone in a brain scanner and suddenly read their thoughts. It's quite an invovled process that's at a very early stage."

Though preliminary, the research raises questions about what may be possible with brain scanners in the future. Future advances in technology may make it possible to tell whether a person has ever been in a particular place, which could have enormous implications for the judicial system. Information from brain scans has already been used in court in India to help judge whether defendants are telling the truth or not.

Demis Hassabis, who co-authored the study in the journal Current Biology, said: "The current techniques are a long way away from being able to do those kinds of things, though in the future maybe that will become more possible. Maybe we're about 10 years away from doing that."

"It might be useful to start having those kinds of ethical discussions in the near future in preparation of that," he added.

Previous work in rats identified the hippocampus as a region of the brain that stores spatial memories. But experiments that measured the activity of handfuls of neurons in the animals' brains suggested there was no predictable pattern in how those memories were stored.

The discovery that spatial memories are encoded in a predictable way in our brains will give scientists confidence that other memories might be readable using brain scanners.

In the near term, Maguire said the research will shed light on some of the most debilitating neurodegenerative diseases of old age. "By using techniques like this we're learning more and more about how memories are laid down. If we can understand the processes involved in how you form and store and recollect memories, we can begin to understand how these pathological processes erode memories, and much further down the line, how we might help patients in a rehabilitation context," she said.

In a previous study, Maguire used brain scans to show that a brain region at the rear of the hippocampus known to be involved in learning directions and locations is enlarged in London taxi drivers.


Memory encompasses everything from thoughts of childhood friends to a mental list of what we need to pick up at the grocery store. It is essential for our sense of self, and allows us to learn from our previous experiences. In general, a memory is a piece of information stored in your brain, but the quality of this information and the length of storage time vary greatly. How memories are formed, and what causes us to forget, have long been topics of great interest in the field of neuroscience.

The brain is the most complex human organ. It is made up of millions of cells called neurons that are interconnected in a vast network. Cells in certain regions of the brain perform specialized functions. For instance, one particular area of the brain is important for vision and another for movement. Functions of many brain areas have been worked out through extensive study of people who have suffered brain damage in addition to studies with model organisms, such as mice.

It is believed that long-term memories are stored in different areas across the brain, depending on the contents of the information. A single memory can even be partitioned to multiple brain regions. For example, the visual trace of a memory is stored in the area of the brain involved in sight perception. If part of this visualization region is damaged, our memories of what we see may be affected as well. For example, if the color processing part of the brain is damaged, a person recalls previous experiences in black and white [1]. This is a logical way to store information, as it allows the brain to gain quick access to past information when it needs to be integrated with incoming sensory perceptions. Navigation is a clear example of this. Certain visual cues in the environment (e.g. a blue post box, an old gnarled tree) may trigger a memory of past times you have travelled the same route, helping you decide where to make the next turn.

Decoding how the brain stores memories is a tricky business. When neurons are activated, their electrical charge changes briefly. If strong enough, this change in electrical charge can trigger the neuron to release chemicals that signal to connected neurons. Information can be encoded in this network of neurons in multiple ways. The particular signal received by the brain depends on which neuron is activated, when it is activated, the duration of its activation, and how often it is activated. While imaging techniques such as magnetic resonance imaging (MRI) have allowed us to look into a working brain while people perform particular tasks, the resolution is low. It has helped us determine which brain regions are important for a given task, but it does not tell us the specific neuronal activity pattern needed to store information in the associated region of the brain.

A recent paper in the journal Nature sheds light on how neurons encode a memory, and how the brain uses this information to make decisions [2,3]. The researchers in this study, led by Dr. David Tank, aimed to better understand brain function by developing new and exciting techniques that now allow imaging of individual brain cells in live mice as they perform behavioral tasks.

To achieve this, they inserted new genes into mice, causing the mice to produce proteins that enabled the researchers to directly visualize neuronal activity. When a neuron is activated, pores on the surface of the neuron open up and allow electrically charged calcium to flow into the cell. This calcium influx triggers the release of chemicals from the cell, which in turn allows the neuron to communicate with its neighbors. To track the location, timing, and duration of the activation of individual cells, scientists inserted a special gene into the mice that encodes a protein that causes cells to light up in the presence of calcium.

However, in order to clearly image brain cells, the mouse’s head must be still. This is a problem if you want to look at neuronal activity while the mouse is running around. Cleverly, Dr. Tank sidestepped this issue by developing a virtual reality system that allows the mice to run through a maze while their heads are held in place. The mice are trained to run on a suspended ball, the rotation of which controls the scene presented on a screen in front of them. The mouse is thus able to navigate through the virtual environment, and can be taught to run through a maze in order to gain a reward, all while researchers look at which cells are being activated during this task [4].

Tank’s team devised a maze that tests both a mouse’s memory as well as its ability to use its memories to make decisions. In the maze, mice run through a straight corridor that contains visual cues. Different cues alert the mice to turn either left or right at an upcoming fork for a reward. The mice then pass through a ‘delay’ period, a straight corridor that lacks any visual information. After this corridor, mice must remember the previous cues in order to make the correct navigation choice that will lead to a reward.

Tank and his colleagues found that as mice ran through this maze, a certain sequence of neuronal activity was triggered and differed depending on whether the cues signaled a left or right decision. Each individual neuron involved in these sequences was only active for a short period of time, but their combined activity formed a specific and distinct temporal sequence that began after receiving either a left-turn signal or a right turn one. This activity pattern was similar between trials near the beginning of the task, but as the mouse ran, the “right” and “left” firing sequence became increasingly distinct, until the signals were easily distinguishable by the time the mouse decided to turn. Visual cues encountered during the first part of the task trigger a specific pattern of neuronal activation, allowing the mouse to choose the correct path later. Interestingly, when the mouse made a wrong turn, the neuronal pattern began correctly, but at some point during the trial switched to the neuronal pattern of the opposite turn. Researchers could actually see the mouse change its mind as the neuronal firing pattern shifted. This shift was most likely to occur during the delay period, but could occur at any time during the task, even when the mouse was still running through the visual cue area. While specific neurons preferred either left or right, these neurons were intermingled together within the same area of the brain, indicating that although large regions may be responsible for certain types of tasks, within those regions the specific neurons required for different memories are mixed together.

This paper provides new insight into previous findings from studies on human memory. For example, researchers have found that when people are having difficulty remembering a specific word, their memory may be triggered by a word that shares common features (e.g., someone might recall the word “fluorescence” after someone else mentions the word “floor”). While no one knows whether words are stored in a similar manner as navigational memories, you can imagine that the ‘floor’ sound might trigger a neuronal activity sequence shared by the word fluorescence [5]. This may also help explain age related dementia and confusion – if the connections between neurons are not as strong, it may lead to more frequent switching between activity sequences. While Tank’s research provides us valuable insight into how the brain processes and stores information, more research is necessary to determine how this occurs with different tasks and in disease states.

Rebecca Reh is a Ph.D. candidate in the Program in Neuroscience at Harvard Medical School.

Additional Resource

مراجع

[1] Squire, Larry and Wixted, John. The Cognitive Neuroscience of Memory since H.M. Annual Review of Neuroscience, v. 34: 259-288 (July 2011).

[2] Harvey, Christopher et al. Choice-specific sequences in parietal cortex during a virtual-navigation decision task. Nature, v. 484: 62-68 (5 April 2012).


شاهد الفيديو: How does our memory work? - كيف تعمل الذاكرة (شهر نوفمبر 2022).