Vizuelna memorija objekata odnosi se na sposobnost našeg mozga da skladišti, prepoznaje i prisjeća vizuelne informacije o objektima koje opažamo. Ova sposobnost je neophodna za interakciju sa svetom, uticaj na učenje, rešavanje problema, navigaciju i društvene interakcije. Bez efektivne memorije vizuelnih objekata, ove aktivnosti bi bile skoro nemoguće. Shodno tome, mnogi neuronaučnici su činili posvećene pokušaje da otkriju mehanizme koji stoje iza ovog kritičnog aspekta spoznaje i kod ljudi i kod životinja.
Brojne studije na primatima koji se bave zadacima pamćenja utvrdile su da je prednji ventralni temporalni korteks (aVTC) ključan za memoriju vizuelnih objekata. Neuroni u ovom regionu mogu predstavljati složene vizuelne objekte, što sugeriše da mogu da funkcionišu u memoriji vizuelnih objekata čak i bez direktnog vizuelnog unosa, oslanjajući se umesto toga na regulatorne signale iz viših kognitivnih oblasti. Uprkos ovakvom razumevanju, specifičnosti ove regulative „od vrha prema dole“ i šire funkcionalne mreže koja uključuje aVTC ostaju nejasne.
U nastojanju da odgovori na ova pitanja, istraživački tim iz Japana sproveo je dubinsku istragu kako bi rasvetlio ovo neuhvatljivo pitanje. Predvođeni višim istraživačem Tošijukijem Hirabajašijem iz Nacionalnog instituta za kvantnu nauku i tehnologiju (KST), oni su sproveli različite vrste eksperimenata na makakima koji su obavljali zadatke vizuelne memorije. Njihov najnoviji rad objavljen je u Nature Communications 10. jula 2024. godine, a koautor je bio Takafumi Minamimoto iz Advanced Neuroimaging Centra, KST.
Prvo, istraživači su izvršili skeniranje funkcionalne pozitronske emisione tomografije na makakima tokom zadatka vizuelnog opoziva, što im je omogućilo da preciziraju regione mozga sa većom aktivnošću merenjem sitnih promena u protoku krvi. Oni su kombinovali ova merenja sa podacima funkcionalne magnetne rezonance, prethodno snimljenim na velikoj populaciji makaka, koji su kvantifikovali povezanost između različitih oblasti mozga. Na ovaj način su identifikovali specifične čvorove unutar aVTC i orbitofrontalnog korteksa (OFC) kao bitne članove mreže koja upravlja memorijom vizuelnih objekata.
Da bi učvrstili ove nalaze, sproveli su eksperimente hemogenetskog utišavanja. Jednostavno rečeno, genetski su modifikovali OFC makaka koristeći virusni vektor za uvođenje prilagođenih receptora u neurone. Ovi receptori sprečavaju pokretanje neurona, ali samo u prisustvu veoma specifičnog dizajnerskog leka. Tim je primetio da su majmuni bili znatno lošiji u zadacima vizuelnog prisećanja kada je OFC bio hemijski utišan, što ni na koji način nije narušilo njihovu vizuelnu percepciju.
Bez obzira na to, istraživači su želeli da svoju analizu odvedu korak dalje, pa su istražili male detalje koji upravljaju memorijom vizuelnih objekata u aVTC i OFC.
„I identifikacija čvorova mreže mozga na makroskali i naknadno razumevanje uzročnog toka informacija na nivou ćelije na mikroskali duž identifikovanih čvorova potrebni su za sveobuhvatno razumevanje mrežnih mehanizama koji podržavaju memoriju objekata“, primećuje Hirabajaši.
U tu svrhu, oni su sproveli snimanje jednog neurona u aVTC istih makaka koji su korišćeni u prethodnim eksperimentima, procenjujući aktivnost u vezi sa pamćenjem i modulaciju višeg reda u ovim neuronima. Otkrili su da je aktivnost vezana za memoriju pojedinačnih aVTC neurona, ali ne i aktivnost povezana sa percepcijom, posebno oslabljena utišavanjem OFC-a. Ovo je bilo u skladu sa rezultatima ponašanja dobijenim ranije.
Štaviše, slične promene u neuronskoj aktivnosti dogodile su se kada su majmuni napravili mnemoničku grešku u zadatku pre utišavanja OFC-a, što sugeriše relevantnost ponašanja vezane za memoriju u pojedinačnim aVTC neuronima, što je bilo podržano ulazima odozgo nadole iz OFC-a.
Zajedno, ove analize su pomogle timu da stekne detaljno razumevanje mehanizama koji podržavaju kratkoročnu memoriju vizuelnih objekata kod primata. S obzirom na to da naši mozgovi dele mnoge funkcionalne i strukturne karakteristike sa onima ovih životinja, nalazi ove studije mogu na kraju da pomognu i u boljem razumevanju sebe. Vredi napomenuti, ovo bi moglo imati važne implikacije u medicini.
Kako Hirabajaši objašnjava, „Otkriveni mrežni mehanizmi kod primata koji nisu ljudi mogli bi da pruže mehaničko razumevanje povezanih nedostataka pamćenja koji se javljaju kod ljudske demencije. Dodajući, kaže, „veštačka neuromodulacija trenutno otkrivene mreže kod pacijenata sa demencijom mogla bi da povrati njihove funkcije vizuelne memorije.“
