Istraživači kompanije Cedars-Sinai otkrili su kako moždane ćelije odgovorne za radnu memoriju – tip koji je potreban da se telefonski broj pamti dovoljno dugo da bi se mogao birati – koordinišu namerni fokus i kratkoročno skladištenje informacija. Studija sa detaljima o njihovom otkriću objavljena je u časopisu Priroda.
„Prvi put smo identifikovali grupu neurona, pod uticajem dve vrste moždanih talasa, koji koordiniraju kognitivnu kontrolu i skladištenje senzornih informacija u radnoj memoriji“, rekao je dr Džonatan Daume, postdoktorski naučnik. Rutishauser Lab u Cedars-Sinai i prvi autor studije. „Ovi neuroni ne sadrže i ne čuvaju informacije, ali su ključni za skladištenje kratkoročnih uspomena.“
Radna memorija, koja zahteva da mozak čuva informacije samo nekoliko sekundi, je krhka i zahteva kontinuirani fokus da bi se održao, rekao je dr Ueli Rutišauzer, direktor Centra za neuronauku i medicinu u Cedars-Sinai i stariji autor knjige studija. Na njega mogu uticati različite bolesti i stanja.
„Kod poremećaja kao što su Alchajmerova bolest ili poremećaj hiperaktivnosti sa nedostatkom pažnje, problem često nije skladištenje pamćenja, već sposobnost da se fokusiramo i zadržimo pamćenje nakon što se formira,“ rekao je Rutishauzer, koji je profesor Neurohirurgija, neurologija i biomedicinske nauke u Cedars-Sinai.
„Verujemo da će razumevanje kontrolnog aspekta radne memorije biti fundamentalno za razvoj novih tretmana za ova i druga neurološka stanja.“
Da bi istražili kako funkcioniše radna memorija, istraživači su snimili moždanu aktivnost 36 hospitalizovanih pacijenata kojima su elektrode hirurški implantirane u mozak kao deo procedure za dijagnostikovanje epilepsije. Tim je snimio aktivnost pojedinačnih moždanih ćelija i moždanih talasa dok su pacijenti obavljali zadatak koji je zahtevao korišćenje radne memorije.
Na ekranu računara pacijentima je prikazana ili jedna fotografija ili serija od tri fotografije različitih ljudi, životinja, predmeta ili pejzaža. Zatim je ekran bio prazan na nešto manje od tri sekunde, što je od pacijenata zahtevalo da se sete fotografija koje su upravo videli. Zatim im je pokazana još jedna fotografija i zamoljena da odluče da li je to ona (ili jedna od tri) koju su ranije videli.
Kada su pacijenti koji su obavljali zadatak radne memorije bili u stanju da brzo i precizno reaguju, istraživači su primetili aktiviranje dve grupe neurona: neurona „kategorije“ koji se aktiviraju kao odgovor na jednu od kategorija prikazanih na fotografijama, kao što su životinje, i „faza“. -amplituda sprega“, ili PAC, neuroni.
PAC neuroni, koji su nedavno identifikovani u ovoj studiji, ne sadrže nikakav sadržaj, već koriste proces koji se naziva fazno-amplitudsko sprezanje kako bi se osiguralo da se neuroni kategorije fokusiraju i čuvaju sadržaj koji su stekli.
PAC neuroni se aktiviraju u vremenu sa teta talasima mozga, koji su povezani sa fokusom i kontrolom, kao i sa gama talasima, koji su povezani sa obradom informacija. Ovo im omogućava da koordiniraju svoju aktivnost sa neuronima kategorije, koji takođe na vreme aktiviraju moždane gama talase, poboljšavajući sposobnost pacijenata da se prisete informacija uskladištenih u radnoj memoriji.
„Zamislite kada pacijent vidi fotografiju psa, neuroni njihove kategorije počnu da pucaju ‘pas, pas, pas’ dok PAC neuroni ispaljuju ‘fokusiraj/zapamti'“, rekao je Rutishauzer.
„Kroz fazno-amplitudsko spajanje, dve grupe neurona stvaraju harmoniju nadmetajući svoje poruke, što rezultira ‘pamti psa’. To je situacija u kojoj je celina veća od zbira delova, kao da slušate muzičare u orkestru kako sviraju zajedno.
PAC neuroni obavljaju ovaj posao u hipokampusu, delu mozga za koji se odavno zna da je važan za dugotrajno pamćenje. Ova studija nudi prvu potvrdu da hipokampus takođe igra ulogu u kontroli radne memorije, rekao je Rutishauzer.
Ova studija je sprovedena kao deo multiinstitucionalnog konzorcijuma. Podaci u ovoj studiji su objedinjeni na Cedars-Sinai, Univerzitetu u Torontu i Medicinskom fakultetu Džons Hopkins, što je rezultiralo statistički snažnom studijom koju jedna institucija nije mogla da akumulira sama s obzirom na poteškoće ovih eksperimenata.
