Опровергаване на мълчаливата памет: мозъкът активно обработва невнимателната информация

Разбирането как човешкият мозък съхранява информация и след това я използва за изпълнение на различни задачи отдавна е основна цел на изследванията в невронауката и психологията. Учените вече са идентифицирали различни видове памет, всеки със свои собствени характеристики и функции.

Един такъв вид е работната памет, която включва краткосрочното съхранение и обработка на важна информация, особено тази, необходима за изпълнение на логически задачи или вземане на решения в близко бъдеще. Изследванията показват, че това временно съхранение на информация е свързано с постоянната и устойчива активност на определени неврони в мозъка.

Повечето минали проучвания върху работната памет са използвали задачи, в които участниците са били помолени да запомнят цялата информация, която им е била представена.

Въпреки това, много малко проучвания са се опитали да разберат как мозъкът съхранява „невнимателна“ информация – тоест стимули, които в момента не са във фокуса на вниманието и не са пряко свързани със задачата.

Учени от Полската академия на науките, Университета на Ню Йорк, Военната болница в Елк и Медицинския университет в Вроцлав решиха да проверят валидността на теоретичен модел, който предполага съществуването на „механизъм безшумен от активността“, отговорен за съхраняването на невнимателна информация.

Резултатите им, публикувани в списанието Nature Human Behaviour, оспорват това теоретично предположение и вместо това показват, че съхраняването на невнимателна информация също е свързано с невронната активност.

„Знаем, че елементи от нашата работна памет – нашите мисли – са представени от активността на специализирани неврони“, каза старши авторът Ян Камински пред Medical Xpress.
„Когато трябва да запомним нещо, определени неврони стават по-активни. Например, когато запомняме телефонен номер, определени неврони временно стават по-активни, кодирайки тази информация.“
„Последни изследвания обаче показват, че ако даден елемент от паметта е временно извън фокус, активността на невроните се връща към фонови нива – например, когато трябва да запомним телефонен номер, но временно превключим към друга задача.“

Тези предположения се основаваха до голяма степен на данни, получени с помощта на неинвазивни методи като ЕЕГ и fMRI. Тези методи обаче измерват средната активност на стотици хиляди неврони, което означава, че активността на малка група клетки може да бъде „погълната“ от бездействието на околните неврони.

„Нашата лаборатория е специализирана в директно записване на невронната активност по време на инвазивни клинични процедури, като например имплантиране на електроди в мозъка на пациенти за наблюдение на епилепсия“, казва Камински.
„Това предоставя уникална възможност за директно тестване на хипотезата за тихата активност. В това проучване ние записахме активност от неврони в темпоралния лоб, известни с ролята си в работната памет.“

На участниците били показани две снимки и били помолени да запомнят и двете, но да се фокусират само върху едната в първата част на експеримента. По-късно те трябвало или да продължат да се фокусират върху същата снимка, или да преминат към предишната „разфокусирана“.

„Този експериментален дизайн се нарича парадигма на двойния ретро-сигнал и е бил използван в предишни изследвания“, обяснява Катаржина Палуч, първият автор на статията.
„За да запишем активността, използвахме интракраниална ЕЕГ, клинична процедура, при която електродите се поставят хирургично директно в мозъка на пациента, например за диагностициране на епилепсия. Това ни позволи да запишем активността на отделните неврони.“

Докато участниците превключвали вниманието си от една картина към друга, учените записвали активността на невроните в темпоралния лоб, за да разберат как мозъкът съхранява „нефокусирана“ информация.

„За наша изненада открихме, че дори изображението, върху което участникът не се е фокусирал, продължава да бъде активно представяно чрез невронно активиране“, каза Камински.
„Това противоречи на хипотезата за безшумно съхранение и показва, че елементите извън фокус в работната памет също са представени от активна невронна активност. Нашите резултати показват, че голяма част от работната ни памет – тази ментална „скица“ – се поддържа от активно невронно активиране.“

По този начин, мислите и друга информация, която е извън фокуса на вниманието, все още се поддържат от активни неврони, а не от някакъв „тих“ механизъм, както се предполагаше преди.

В допълнение към фундаменталното им значение за разбирането как работи паметта, тези открития могат да повлияят и на разработването на лечения за психични разстройства, които включват увреждане на работната памет, като например ADHD, обсесивно-компулсивно разстройство и шизофрения.

„Например, нашите резултати ни позволяват да помислим за създаването на невронни импланти или електрически стимулатори, които могат да помогнат за поддържането на специфична информация в работната памет, разширявайки възможностите на терапията“, добави Камински.
„Нашата лаборатория в момента продължава да изучава работната памет и нейните невронни механизми, използвайки директни записи на мозъчната активност.
В бъдеще планираме да проучим как мозъкът превключва между поддържане на текуща информация и запомняне на нова информация, което е от решаващо значение за гъвкавата когнитивна дейност.“