Jak nasze mózgi tworzą wspomnienia

Siedząc w kawiarni w chodniku w Montrealu w słoneczny poranek, Karim Nader wspomina dzień osiem lat wcześniej, kiedy dwa samoloty uderzyły w bliźniacze wieże World Trade Center. Zapala papierosa i macha rękami w powietrzu, aby naszkicować scenę.

powiązana zawartość

• Śmierć najsłynniejszego mózgu w historii neurologii
• Komórki mózgowe do spotkań towarzyskich
• Przełom Birdbrain

W czasie ataku Nader był pracownikiem naukowym z tytułem doktora habilitowanego na New York University. Włączył radio, szykując się do pracy, i usłyszał, jak poranni dżokeje na dyskach wpadają w panikę, gdy opowiadają o wydarzeniach na Dolnym Manhattanie. Nader pobiegł na dach swojego apartamentowca, skąd miał widok na wieże oddalone o niespełna dwie mile. Stał oszołomiony, gdy płonęli i upadali, myśląc sobie: „Nie ma mowy, człowieku. To zły film. ”

W następnych dniach, jak wspomina Nader, przechodził przez stacje metra, gdzie ściany były pokryte notatkami i fotografiami pozostawionymi przez ludzi desperacko szukających zaginionych bliskich. „To było jak chodzenie pod prąd w rzece smutku” - mówi.

Podobnie jak miliony ludzi, Nader ma żywe i emocjonalne wspomnienia o atakach z 11 września 2001 roku i ich następstwach. Ale jako ekspert od pamięci, a zwłaszcza od plastyczności pamięci, wie lepiej, niż w pełni ufać swoim wspomnieniom.

Większość ludzi ma tak zwane flashbulbowe wspomnienia o tym, gdzie byli i co robili, gdy wydarzyło się coś doniosłego: zabójstwo prezydenta Johna F. Kennedy'ego, powiedzmy, lub eksplozja promu kosmicznego Challenger. (Niestety, zdumiewająco okropne wiadomości wydają się wychodzić z mody częściej niż oszałamiająco dobre wiadomości.) Ale tak jasne i szczegółowe, jak się czują te wspomnienia, psychologowie uważają, że są zaskakująco niedokładne.

Nader, obecnie neurobiolog z McGill University w Montrealu, mówi, że jego pamięć o ataku na World Trade Center odegrała na nim kilka sztuczek. Przypomniał sobie materiał telewizyjny z 11 września pierwszego samolotu uderzającego w północną wieżę World Trade Center. Ale zdziwił się, gdy dowiedział się, że taki materiał był emitowany po raz pierwszy następnego dnia. Najwyraźniej nie był sam: badanie przeprowadzone w 2003 r. Z udziałem 569 studentów wykazało, że 73% podziela to nieporozumienie.

Nader uważa, że ​​może on wytłumaczyć takie dziwactwa pamięci. Jego pomysły są niekonwencjonalne w neuronauce i spowodowały, że badacze ponownie przeanalizowali niektóre z najbardziej podstawowych założeń dotyczących działania pamięci. Krótko mówiąc, Nader uważa, że ​​sam akt zapamiętywania może zmienić nasze wspomnienia.

Wiele jego badań dotyczy szczurów, ale twierdzi, że te same podstawowe zasady dotyczą również ludzkiej pamięci. W rzeczywistości, mówi, może być niemożliwe, aby ludzie lub jakiekolwiek inne zwierzę przywołały wspomnienia bez zmiany ich w jakikolwiek sposób. Nader uważa, że ​​jest prawdopodobne, że niektóre rodzaje pamięci, takie jak pamięć flash, są bardziej podatne na zmiany niż inne. Wspomnienia związane z wielkim wydarzeniem, takim jak 11 września, mogą być szczególnie podatne, ponieważ, jak zwykle, powtarzamy je w naszych umysłach i rozmowach z innymi - każde powtórzenie może je zmienić.

Dla tych z nas, którzy pielęgnują nasze wspomnienia i lubią myśleć, że są dokładnym zapisem naszej historii, idea, że ​​pamięć jest zasadniczo plastyczna, jest więcej niż trochę niepokojąca. Nie wszyscy badacze uważają, że Nader udowodnił, że sam proces zapamiętywania może zmieniać wspomnienia. Ale jeśli ma rację, może nie być to zła rzecz. Może być nawet możliwe wykorzystanie tego zjawiska w celu zmniejszenia cierpienia osób cierpiących na zespół stresu pourazowego, które są nękane powtarzającymi się wspomnieniami o wydarzeniach, które chcieliby pozostawić za sobą.

Nader urodził się w Kairze w Egipcie. Jego koptyjska chrześcijańska rodzina stanęła w obliczu prześladowań ze strony arabskich nacjonalistów i uciekła do Kanady w 1970 r., Kiedy miał 4 lata. Wielu krewnych również wybrało się w podróż, tak wielu, że dziewczyna Nadera droczy się z nim na temat „ścieżki dźwiękowej tysiąca całusów” na dużych zebraniach rodzinnych, gdy ludzie składają zwyczajowe pozdrowienia.

Uczęszczał do college'u i szkoły podyplomowej na Uniwersytecie w Toronto, aw 1996 roku dołączył do laboratorium Uniwersytetu Nowojorskiego Josepha LeDoux, wybitnego neurobiologa, który bada wpływ emocji na pamięć. „Jedną z rzeczy, które tak naprawdę uwiodły mnie w nauce, jest to, że jest to system, którego można użyć do przetestowania własnych pomysłów na to, jak rzeczy działają”, mówi Nader. Nawet najbardziej cenione pomysły w danej dziedzinie są otwarte na pytania.

Naukowcy od dawna wiedzą, że nagrywanie pamięci wymaga dostosowania połączeń między neuronami. Każda pamięć modyfikuje niewielki podzbiór neuronów w mózgu (ludzki mózg ma w sumie 100 miliardów neuronów), zmieniając sposób, w jaki się komunikują. Neurony wysyłają sobie wiadomości przez wąskie szczeliny zwane synapsami. Synapsa jest jak tętniący życiem port, wraz z maszyną do wysyłania i odbierania ładunku - neuroprzekaźniki, specjalistyczne chemikalia, które przenoszą sygnały między neuronami. Wszystkie maszyny transportowe zbudowane są z białek, podstawowych elementów budulcowych komórek.

Jednym z naukowców, który zrobił najwięcej, aby wyjaśnić sposób działania pamięci w skali mikroskopowej, jest Eric Kandel, neurobiolog z Columbia University w Nowym Jorku. W ciągu pięciu dekad badań Kandel pokazał, jak krótkotrwałe wspomnienia - trwające kilka minut - wymagają stosunkowo szybkich i prostych zmian chemicznych w synapsie, które zwiększają jej wydajność. Kandel, który zdobył nagrodę Nobla w 2000 r. W dziedzinie fizjologii lub medycyny, stwierdził, że aby zbudować pamięć trwającą godziny, dni lub lata, neurony muszą wytwarzać nowe białka i rozszerzać doki, aby uruchomić ruch neuroprzekaźników wydajniej. Długoterminowe wspomnienia muszą być dosłownie wbudowane w synapsy mózgu. Kandel i inni neuronaukowcy ogólnie zakładali, że po zbudowaniu pamięci jest ona stabilna i nie można jej łatwo cofnąć. Lub, jak to ujęli, pamięć jest „skonsolidowana”.

Zgodnie z tym poglądem system pamięci mózgu działa jak długopis i notatnik. Przez krótki czas, zanim atrament wyschnie, można rozmazywać to, co napisano. Ale po skonsolidowaniu pamięci zmienia się bardzo niewiele. Jasne, wspomnienia mogą z biegiem lat zanikać jak stara litera (lub nawet stanąć w płomieniach, jeśli choroba Alzheimera się dotknie), ale w zwykłych okolicznościach zawartość pamięci pozostaje taka sama, bez względu na to, ile razy została wyjęta i przeczytana. Nader zakwestionuje ten pomysł.

W tym, co okazało się decydującym momentem w jego wczesnej karierze, Nader wziął udział w wykładzie Kandel na Uniwersytecie w Nowym Jorku na temat nagrywania wspomnień. Nader zaczął się zastanawiać, co się stanie, gdy przywoływane zostanie wspomnienie. Praca z gryzoniami z lat 60. XX wieku nie przeszkadzała w teorii konsolidacji. Badacze odkryli, że pamięć mogłaby zostać osłabiona, gdyby spowodowali u zwierzęcia porażenie prądem lub lek, który zakłóca działanie określonego neuroprzekaźnika tuż po tym, jak skłonili zwierzę do przywołania pamięci. Sugerowało to, że wspomnienia były podatne na zakłócenia nawet po ich skonsolidowaniu.

Aby pomyśleć o tym w inny sposób, praca sugerowała, że ​​zapisanie starej pamięci do długoterminowego przechowywania po jej przywołaniu było zaskakująco podobne do tworzenia jej po raz pierwszy. Zarówno budowanie nowej pamięci, jak i chowanie starej, prawdopodobnie wiązało się z budowaniem białek w synapsie. Naukowcy nazwali ten proces „rekonsolidacją”. Ale inni, w tym wybitni eksperci od pamięci, mieli problemy z odtworzeniem tych odkryć we własnych laboratoriach, więc pomysł nie został zrealizowany.

Nader postanowił ponownie przyjrzeć się koncepcji za pomocą eksperymentu. Zimą 1999 roku nauczył cztery szczury, że wysoki dźwięk poprzedził łagodny wstrząs elektryczny. To było łatwe - gryzonie uczą się takich par po tym, jak zostały im wystawione. Następnie szczur zamarza w miejscu, gdy słyszy dźwięk. Nader następnie odczekał 24 godziny, odtworzył dźwięk, aby reaktywować pamięć i wstrzyknął do mózgu szczura lek, który zapobiega wytwarzaniu nowych białek przez neurony.

Uznał, że jeśli wspomnienia zostaną skonsolidowane tylko raz, kiedy zostaną stworzone po raz pierwszy, lek nie wpłynie na pamięć tonu szczura ani na sposób, w jaki zareaguje na dźwięk w przyszłości. Ale jeśli trzeba będzie przynajmniej częściowo odbudować wspomnienia za każdym razem, gdy zostaną przywołane - aż do syntezy świeżych białek neuronalnych - szczury, którym podano lek, mogą później zareagować, jakby nigdy nie nauczyły się bać tonu i zignorowałyby go. Jeśli tak, badanie byłoby sprzeczne ze standardową koncepcją pamięci. To był, jak przyznaje, długi strzał.

„Nie marnuj czasu, to nigdy nie zadziała”, powiedział mu LeDoux.

Zadziałało.

Kiedy Nader później przetestował szczury, nie zamarzły po usłyszeniu tonu: było tak, jakby wszystko o tym zapomnieli. Nader, który wygląda na lekko diabelskiego w swoim kolczyku i szpiczastych bokobrodach, wciąż ma zawroty głowy, mówiąc o eksperymencie. Z szeroko otwartymi oczami z podniecenia klepie stolik w kawiarni. „To szalone, prawda? Wszedłem do biura Joe i powiedziałem: „Wiem, że to tylko cztery zwierzęta, ale to bardzo zachęcające!” ”

Po wstępnych odkryciach Nadera niektórzy neurobiologowie puchnęli jego pracę w artykułach do czasopism i dali mu zimne ramię na spotkaniach naukowych. Ale dane uderzyły w bardziej harmonijny akord z niektórymi psychologami. W końcu ich eksperymenty od dawna sugerują, że pamięć może być łatwo zniekształcona bez uświadomienia jej przez ludzi.

W klasycznym badaniu z 1978 r. Prowadzonym przez Elizabeth Loftus, wówczas psycholog z University of Washington, naukowcy pokazali studentom serię kolorowych zdjęć przedstawiających wypadek, w którym czerwony samochód Datsun powala pieszego na przejściu dla pieszych. Uczniowie odpowiadali na różne pytania, z których niektóre celowo wprowadzały w błąd. Na przykład, chociaż zdjęcia pokazały Datsun na znaku stopu, naukowcy zapytali niektórych uczniów: „Czy inny samochód minął czerwony Datsun, gdy był zatrzymany na znaku plonu?”

Później badacze zapytali wszystkich uczniów, co widzieli - znak stopu lub znak ustępowania? Uczniowie, którym zadano pytanie wprowadzające w błąd, częściej udzielali błędnej odpowiedzi niż pozostali uczniowie.

Dla Nadera i jego współpracowników eksperyment potwierdza, że ​​pamięć jest odtwarzana w trakcie jej wywoływania. „Z naszej perspektywy przypomina to rekonsolidację pamięci” - mówi Oliver Hardt, badacz z tytułem doktora w laboratorium Nadera.

Hardt i Nader twierdzą, że coś podobnego może się wydarzyć we wspomnieniach na żarówkach. Ludzie zwykle mają dokładne wspomnienia dotyczące podstawowych faktów z doniosłego wydarzenia - na przykład, że w wyniku ataków z 11 września porwano cztery samoloty - ale często źle pamiętają dane osobowe, takie jak to, gdzie byli i co robili w tym czasie . Hardt twierdzi, że może tak być, ponieważ są to dwa różne rodzaje wspomnień, które reaktywują się w różnych sytuacjach. Relacje w telewizji i innych mediach wzmacniają główne fakty. Ale przywołanie tego doświadczenia innym ludziom może pozwolić na wkradanie się zniekształceń. „Gdy je powtórzysz, pamięć staje się plastyczna, a wszystko, co jest wokół ciebie w otoczeniu, może zakłócać oryginalną zawartość pamięci” - mówi Hardt. Na przykład w dniach następujących po 11 września ludzie prawdopodobnie wielokrotnie zmieniali swoje osobiste historie - „gdzie byłeś, kiedy usłyszałeś wiadomości?” - w rozmowach z przyjaciółmi i rodziną, być może pozwalając, by szczegóły historii innych ludzi pomieszały się z własnymi .

Od czasu oryginalnego eksperymentu Nadera dziesiątki badań na szczurach, robakach, pisklętach, pszczołach miodnych i studentach szkół wyższych sugerują, że nawet długotrwałe wspomnienia mogą zostać zakłócone, gdy zostaną przywołane. Celem Nadera jest powiązanie badań na zwierzętach oraz wskazówek, jakie daje tętniąca życiem molekularna maszyneria synapsy, z codziennym ludzkim doświadczeniem zapamiętywania.

Niektórzy eksperci uważają, że wyprzedza siebie, zwłaszcza gdy tworzy powiązania między ludzką pamięcią a tymi odkryciami u szczurów i innych zwierząt. „Trochę go sprzedaje” - mówi Kandel.

Daniel Schacter, psycholog z Uniwersytetu Harvarda, który bada pamięć, zgadza się z Naderem, że zniekształcenia mogą wystąpić, gdy ludzie reaktywują wspomnienia. Pytanie brzmi, czy przyczyną konsolidacji jest rekonsolidacja - która, jak sądzi, jak przekonał się Nader w eksperymentach na szczurach. „Nie ma jeszcze bezpośrednich dowodów na to, że te dwie rzeczy są ze sobą powiązane” - mówi Schacter. „To intrygująca możliwość, że ludzie będą musieli podjąć dalsze działania”.

Test rekonsolidacji pamięci Nadera w realnym świecie odbywa się kilka kilometrów od jego biura w Montrealu, w Douglas Mental Health University Institute. Alain Brunet, psycholog, prowadzi badanie kliniczne z udziałem osób z zespołem stresu pourazowego (PTSD). Mamy nadzieję, że opiekunowie mogą osłabić kontrolę nad traumatycznymi wspomnieniami, które prześladują pacjentów w ciągu dnia i atakują ich sny w nocy.

Brunet wie, jak potężne mogą być traumatyczne wspomnienia. W 1989 r., Gdy studiował psychologię na uniwersytecie w Montrealu, mężczyzna uzbrojony w karabin półautomatyczny wszedł do klasy inżynieryjnej na kampusie, oddzielił mężczyzn od kobiet i zastrzelił kobiety. Rewolwerowiec kontynuował masakrę w innych klasach i korytarzach uniwersyteckiej École Polytechnique, strzelając do 27 osób i zabijając 14 kobiet, zanim sam się zabił. To była najgorsza masowa strzelanina w Kanadzie.

Brunet, który był tego dnia po drugiej stronie kampusu, powiedział: „To było dla mnie bardzo potężne doświadczenie”. Mówi, że był zaskoczony, gdy dowiedział się, jak niewiele wtedy było wiadomo o psychologicznym wpływie takich wydarzeń i jak pomagać ludziom, którzy je przeżyli. Postanowił zbadać stres traumatyczny i jak go leczyć.

Nawet teraz, jak mówi Brunet, leki i psychoterapia konwencjonalnie stosowane w leczeniu PTSD nie zapewniają długotrwałej ulgi wielu pacjentom. „Wciąż jest dużo miejsca na odkrycie lepszych metod leczenia” - mówi.

W pierwszym badaniu Bruneta pacjenci z zespołem stresu pourazowego przyjmowali lek mający zakłócać rekonsolidację przerażających wspomnień. Lek, propranolol, od dawna stosuje się w leczeniu wysokiego ciśnienia krwi, a niektórzy wykonawcy biorą go do walki z przerażeniem na scenie. Lek hamuje neuroprzekaźnik zwany noradrenaliną. Jednym z możliwych skutków ubocznych leku jest utrata pamięci. (W badaniu podobnym do oryginalnego eksperymentu Nadera ze szczurami naukowcy z laboratorium LeDoux stwierdzili, że lek może osłabić przerażające wspomnienia o wysokim tonie).

Pacjenci w badaniu Bruneta, opublikowanym w 2008 r., Doświadczyli traumatycznego zdarzenia, takiego jak wypadek samochodowy, napaść lub wykorzystywanie seksualne, mniej więcej dziesięć lat wcześniej. Rozpoczęli sesję terapeutyczną siedząc samotnie w nieokreślonym pokoju z dobrze znoszonym fotelem i telewizorem. Dziewięciu pacjentów wzięło pigułkę propranololu i czytało lub oglądało telewizję przez godzinę, gdy lek zaczął działać. Dziesięciu otrzymało tabletkę placebo.

Brunet wszedł do pokoju i rozmawiał krótko, zanim powiedział pacjentowi, że ma prośbę: chciał, aby pacjent przeczytał scenariusz, oparty na wcześniejszych wywiadach z tą osobą, opisujący jej traumatyczne doświadczenie. Pacjenci, wszyscy ochotnicy, wiedzieli, że czytanie będzie częścią eksperymentu. „Niektóre mają się dobrze, inne zaczynają płakać, inne potrzebują przerwy”, mówi Brunet.

Tydzień później pacjenci z PTSD wysłuchali skryptu, tym razem bez przyjmowania leku ani placebo. W porównaniu z pacjentami, którzy przyjmowali placebo, ci, którzy tydzień wcześniej przyjmowali propranolol, byli teraz spokojniejsi; mieli mniejsze przyspieszenie akcji serca i mniej się pocili.

Brunet właśnie zakończył większe badanie z prawie 70 pacjentami z PTSD. Ci, którzy brali propranolol raz w tygodniu przez sześć tygodni podczas czytania scenariusza ich traumatycznego zdarzenia, wykazywali średnio 50-procentowe zmniejszenie standardowych objawów PTSD. Mieli mniej koszmarów i retrospekcji w swoim codziennym życiu na długo po tym, jak efekty działania leku ustąpiły. Leczenie nie zatarło pamięci pacjentów o tym, co się z nimi stało; wydaje się, że zmieniło to jakość tej pamięci. „Tydzień po tygodniu emocjonalny ton pamięci wydaje się słabszy”, mówi Brunet. „Zaczynają mniej przejmować się tą pamięcią”.

Nader mówi, że traumatyczne wspomnienia pacjentów z PTSD mogą być przechowywane w mózgu w taki sam sposób, jak pamięć tonu przewidującego wstrząs jest przechowywana w mózgu szczura. W obu przypadkach przywołanie pamięci otwiera ją na manipulację. Nader mówi, że zachęca go do tej pory praca z pacjentami z PTSD. „Jeśli ma jakąkolwiek szansę pomóc ludziom, musimy dać temu szansę”, mówi.

Wśród wielu pytań, nad którymi teraz zastanawia się Nader, jest to, czy wszystkie wspomnienia stają się wrażliwe, gdy zostaną przywołane, czy tylko niektóre wspomnienia w określonych okolicznościach.

Oczywiście istnieje jeszcze większe pytanie: dlaczego wspomnienia są tak niewiarygodne? W końcu, gdyby byli mniej podatni na zmiany, nie odczuwalibyśmy zawstydzenia związanego z niewłaściwym zapamiętaniem szczegółów ważnej rozmowy lub pierwszej randki.

Z drugiej strony edytowanie może być innym sposobem uczenia się na podstawie doświadczenia. Jeśli miłe wspomnienia o wczesnej miłości nie zostały złagodzone przez wiedzę o katastrofalnym zerwaniu, lub jeśli wspomnienia o trudnych czasach nie zostały zrównoważone przez wiedzę, że w końcu wszystko się udało, nie moglibyśmy czerpać korzyści z tych ciężko zarobionych lekcje życia. Może lepiej, jeśli będziemy mogli przepisać nasze wspomnienia za każdym razem, gdy je przywołujemy. Nader sugeruje, że rekonsolidacja może być mechanizmem mózgu do przekształcania starych wspomnień w świetle wszystkiego, co się wydarzyło. Innymi słowy, właśnie to może powstrzymywać nas od życia w przeszłości.

Greg Miller pisze dla magazynu Science o biologii, zachowaniu i neurologii. Mieszka w San Francisco. Gilles Mingasson jest fotografem z Los Angeles.

Karim Nader, neurobiolog z McGill University w Montrealu, podważył ortodoksyjne idee dotyczące natury wspomnień. (Gilles Mingasson) Wspomnienia są przechowywane w obszarze mózgu zwanym hipokampem, pokazanym na czerwono na tej ilustracji komputerowej. (Photo Researchers, Inc.) Mikroskopijne komórki nerwowe (zabarwione na zielono) są połączone w gęstych sieciach, które kodują informacje. (Photo Researchers, Inc.) Naukowcy często badają „wspomnienia z lampy błyskowej”, nasze pozornie fotograficzne mentalne obrazy zaskakujących zjawisk, takich jak eksplozja promu kosmicznego Challenger w 1986 r. (AP Images) Większość ludzi ma tak zwane „wspomnienia z flesza” o tym, gdzie byli i co robili, gdy wydarzyło się coś ważnego, na przykład zabójstwo prezydenta Johna F. Kennedy'ego. Ale tak jasne i szczegółowe, jak te wspomnienia, psychologowie uważają, że są zaskakująco niedokładne. (Obrazy AP) Pamięć o ataku na World Trade Center rozegrała kilka sztuczek na Naderze. Przypomniał sobie materiał telewizyjny z 11 września pierwszego samolotu uderzającego w północną wieżę World Trade Center. Ale zdziwił się, gdy dowiedział się o tym po raz pierwszy następnego dnia. (Obrazy AP) Wspomnienia zmieniają sposób, w jaki nerwy wymieniają sygnały w punktach kontaktu zwanych synapsami. Na tym zdjęciu, powiększonym tysiące razy, włókno nerwowe, pokazane na fioletowo, spotyka ciało z żółtą komórką. (Photo Researchers, Inc.) Pamięć jest zaskakująco plastyczna, mówi Elizabeth Loftus, psycholog z University of California, Irvine. (Gilles Mingasson) W klasycznym eksperymencie Loftus odkrył, że ludzie, którzy widzieli zdjęcia zainscenizowanej katastrofy samochodowej, mogą zostać poproszeni o zapamiętanie kluczowych szczegółów. (Elizabeth Loftus) Ludzie, którzy widzieli samochód na znaku stopu, zostali później oszukiwani, myśląc, że widzieli znak rentowności. (Elizabeth Loftus) Badania przeprowadzone przez psychologa Alaina Bruneta wykazują oznaki pomagania ludziom z zespołem stresu pourazowego. (Gilles Mingasson) Pacjenci, którzy przypomnieli sobie traumę po zażyciu leku, który zakłóca tworzenie pamięci, odczuwali mniej niepokoju, gdy później przypomnieli sobie o tym wydarzeniu. Asystent Bruneta, Elena Saimon, demonstruje. (Gilles Mingasson)