Οι αναμνήσεις μας είναι πλούσιες σε λεπτομέρειες: μπορούμε να θυμηθούμε έντονα το χρώμα του σπιτιού μας, τη διάταξη της κουζίνας μας ή την πρόσοψη του αγαπημένου μας καφέ. Το πώς ο εγκέφαλος κωδικοποιεί αυτές τις πληροφορίες έχει προβληματίσει εδώ και καιρό τους νευροεπιστήμονες. Σε μια νέα μελέτη υπό την ηγεσία του Dartmouth, οι ερευνητές εντόπισαν έναν μηχανισμό νευρικής κωδικοποίησης που επιτρέπει τη μεταφορά πληροφοριών εμπρός και πίσω μεταξύ των αντιληπτικών περιοχών σε περιοχές μνήμης του εγκεφάλου. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο Nature Neuroscience.
Πριν από αυτήν την εργασία, η κλασική κατανόηση της οργάνωσης του εγκεφάλου ήταν ότι οι αντιληπτικές περιοχές του εγκεφάλου αντιπροσωπεύουν τον κόσμο “όπως είναι”, με τον οπτικό φλοιό του εγκεφάλου να αντιπροσωπεύει τον εξωτερικό κόσμο με βάση το πώς το φως πέφτει στον αμφιβληστροειδή, “αμφιβληστροειδοτοπικά”. Αντίθετα, θεωρήθηκε ότι οι περιοχές μνήμης του εγκεφάλου αντιπροσωπεύουν πληροφορίες σε μια αφηρημένη μορφή, χωρίς λεπτομέρειες σχετικά με τη φυσική τους φύση. Ωστόσο, αυτή η εξήγηση δεν λαμβάνει υπόψη ότι καθώς οι πληροφορίες κωδικοποιούνται ή ανακαλούνται, αυτές οι περιοχές μπορεί στην πραγματικότητα να μοιράζονται έναν κοινό κώδικα στον εγκέφαλο.
«Βρήκαμε ότι οι περιοχές του εγκεφάλου που σχετίζονται με τη μνήμη κωδικοποιούν τον κόσμο σαν ένα «φωτογραφικό αρνητικό» στο διάστημα», λέει ο συν-επικεφαλής συγγραφέας Adam Steel, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Τμήμα Ψυχολογικών και Επιστημών του Εγκεφάλου και συνεργάτης στο Neukom Institute for Computational Science στο Dartmouth. «Και αυτό το «αρνητικό» είναι μέρος της μηχανικής που μετακινεί πληροφορίες μέσα και έξω από τη μνήμη, και μεταξύ αντιληπτικών και μνημονικών συστημάτων».
Σε μια σειρά πειραμάτων, οι συμμετέχοντες δοκιμάστηκαν στην αντίληψη και τη μνήμη, ενώ η εγκεφαλική τους δραστηριότητα καταγράφηκε με τη χρήση σαρωτή λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI). Η ομάδα εντόπισε έναν αντίθετο μηχανισμό κωδικοποίησης τύπου push-pull, ο οποίος διέπει την αλληλεπίδραση μεταξύ αντιληπτικών και μνημονικών περιοχών στον εγκέφαλο. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι όταν το φως χτυπά τον αμφιβληστροειδή, οι οπτικές περιοχές του εγκεφάλου ανταποκρίνονται αυξάνοντας τη δραστηριότητά τους για να αναπαραστήσουν το μοτίβο του φωτός. Οι περιοχές μνήμης του εγκεφάλου ανταποκρίνονται επίσης στην οπτική διέγερση.
Αλλά, σε αντίθεση με τις οπτικές περιοχές, η νευρική τους δραστηριότητα μειώνεται όταν επεξεργάζονται το ίδιο οπτικό μοτίβο. Οι συν-συγγραφείς αναφέρουν ότι η μελέτη έχει τρία ασυνήθιστα ευρήματα. Η πρώτη είναι η ανακάλυψή τους ότι μια αρχή οπτικής κωδικοποίησης διατηρείται στα συστήματα μνήμης. Το δεύτερο είναι ότι αυτός ο οπτικός κώδικας είναι ανάποδα στα συστήματα μνήμης. “Όταν βλέπετε κάτι στο οπτικό σας πεδίο, οι νευρώνες στον οπτικό φλοιό οδηγούν ενώ αυτοί στο σύστημα μνήμης ησυχάζουν”, λέει η Caroline Robertson, επίκουρη καθηγήτρια ψυχολογικών και εγκεφαλικών επιστημών στο Dartmouth.
Τρίτον, αυτή η σχέση ανατρέπεται κατά την ανάκληση μνήμης. «Αν κλείσετε τα μάτια σας και θυμηθείτε αυτά τα οπτικά ερεθίσματα στον ίδιο χώρο, θα ανατρέψετε τη σχέση: το σύστημα μνήμης σας θα οδηγεί, καταστέλλοντας τους νευρώνες στις αντιληπτικές περιοχές», λέει ο Robertson. «Τα αποτελέσματά μας παρέχουν ένα σαφές παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι κοινές οπτικές πληροφορίες χρησιμοποιούνται από συστήματα μνήμης για να φέρουν τις ανακαλούμενες αναμνήσεις εντός και εκτός εστίασης», λέει ο Ed Silson, λέκτορας ανθρώπινης γνωστικής νευροεπιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου.