Gdyby porównać ludzki mózg do kraju, to dotąd badano najczęściej działanie i rolę całych województw czy miast, a więc analizowano uśrednioną pracę dużych grup neuronów. Życie pojedynczych "obywateli" było niedostrzegane.

PAMIĘCIOWI KONFORMIŚCI I BUNTOWNICY

Bo np. w badaniu EEG jedna elektroda zbiera naraz sygnały elektryczne pochodzące np. z setek tysięcy neuronów, które synchronizują swoją pracę. Z kolei w fMRI z niezbyt dużą rozdzielczością ogląda się różnicę w ukrwieniu sporych części mózgu podczas wykonywania pewnych zadań.

Jeśli jednak wiemy, że przy jakimś zadaniu pewna część mózgu jest aktywna - to jeszcze nie znaczy, że wszystkie tamtejsze neurony pracują identycznie. Jeśli zaś chcemy dobrze zrozumieć działanie systemu, powinniśmy poznać nie tylko wypadkową tego, co robią całe populacje neuronów, ale i to, co robią wolni strzelcy.

Praca pojedynczych komórek mózgu była wprawdzie testowana na żywych zwierzętach, ale przecież jest wiele zagadnień - chociażby dotyczących języka, świadomości, pamięci - których na zwierzętach nie sposób sprawdzić.

Tym razem w publikacji w "Nature", której współautorem jest dr Kamiński, badacze sprawdzali działanie pojedynczych neuronów odpowiedzialnych za pamięć roboczą. Korzystali z sytuacji, kiedy pacjentom z epilepsją - w ramach przygotowania do operacji - wszczepiano tymczasowo elektrody do mózgu. Elektrody zbierały informacje nie tylko o falach mózgowych i ich źródle, ale dzięki dodatkowym końcówkom - mikroelektrodom - rejestrowały też pobudzenie pojedynczych neuronów. W ten sposób można było podejrzeć pracę ludzkiego mózgu w mikroskali.

KOMÓRKI POJĘCIA DO WYNAJĘCIA

Bardzo ciekawym zagadnieniem jest to, w jaki sposób mózg koduje informacje o osobach: własnej babci, przyjaciołach, znanych osobistościach. Zauważono już jakiś czas temu, że istnieją pojedyncze komórki mózgowe, które uaktywniają się tylko kiedy słyszymy, czytamy czy widzimy zdjęcie jakiejś konkretnej osoby.

I tak w badaniach w USA zaobserwowano tzw. neuron Jennifer Aniston. Uaktywniał się on przy zdjęciach tej aktorki (ale nie zawsze, a w dodatku reagował czasem również na inną aktorkę z serialu Friends). Dr Jan Kamiński w jednym ze swoich badań też sprawdzał reakcję na zdjęcia różnych osobistości. I tak np. znalazł neurony, które podczas badania reagowały tylko na zdjęcia Wołodymyra Zełeńskiego. A także neurony, które aktywowały się jedynie przy oglądaniu zdjęć kilku polskich sław: Olgi Tokarczuk, Zbigniewa Wodeckiego czy Krzysztofa Markowskiego. Jest gdzieś więc w mózgu miejsce, w którym splatają się skojarzenia o różnych postaciach - w tym przypadku być może chodzi o rodzimych artystów.

W badaniach opisanych w "Nature" naukowcy postanowili z kolei przeanalizować pracę pojedynczych neuronów oraz całych ich grup przy zadaniach wymagających zapamiętywania wielu obrazów na raz (ludzi, zwierząt, krajobrazów).

"Rejestrowaliśmy aktywność pojedynczych neuronów w ludzkim płacie skroniowym środkowym i płacie czołowym, podczas gdy pacjenci utrzymywali w pamięci roboczej wiele elementów" - czytamy w publikacji w "Nature".

ZANIKAJĄCA ROBOTA W PAMIĘCI ROBOCZEJ

Ale czym w ogóle jest pamięć robocza? Są takie informacje, których potrzebujemy teraz, zaraz; ale wkrótce są nam niepotrzebne: jaki jest numer BLIK; ile jajek wbiliśmy na razie do jajecznicy; kiedy muszę wyjść, żeby nie spóźnić się na autobus; ile benzyny mogę kupić za 100 zł; jak ułożyć słowa w zgrabne życzenia… W mózgu musi być gdzieś miejsce, w którym - jak kredą na tablicy - zapisujemy ulotne informacje, aby za chwilę je do czegoś użyć, a potem - albo przepisać je do ważnego pamiętnika, albo niczym gąbką - całkowicie wymazać. Do tego potrzebna jest nam właśnie pamięć robocza - (dawniej zwana krótkotrwałą) - nasz umysłowy RAM.

JAK TWOJA PAMIĘĆ ROBOCZA? POD KONTROLĄ!

Aby utrzymywać pożądane informacje w pamięci roboczej, potrzebna jest kontrola poznawcza. Musimy bowiem skierować uwagę na to, co chcemy zarejestrować, nawet jeśli wokoło dzieje się mnóstwo innych rzeczy. To jednak, jak decydujemy o tym, co zapamiętujemy, a co nie - na poziomie pracy neuronów - było dotąd niejasne. Tajniki takich procesów podejrzał w publikacji w "Nature" międzynarodowy zespół z udziałem Polaka.

"W tym badaniu pokazujemy, że to, w jaki sposób procesy kontroli poznawczej (jakie zachodzą w płacie czołowym) wchodzą w interakcję z utrwalaniem informacji - ma to miejsce w hipokampie - jest koordynowane przez sprzężenie fal mózgowych faza-amplituda theta-gamma (TG-PAC)" - opisują Jonathan Daume i koledzy.

"Interakcje, jakie zachodzą pomiędzy falami mózgowymi i aktywnością pojedynczych neuronów, są ważne w tej części pamięci roboczej, która służy za kontrolę, przydzielanie zasobów, ale już nie za utrzymanie informacji w pamięci roboczej" - opowiada dr Kamiński.

Dr Kamiński zaznacza, że badania, które prowadził, to badania podstawowe - nie mają więc bezpośrednich zastosowań. Można sobie jednak wyobrazić, że zrozumienie działania pamięci roboczej pomoże kiedyś opracować skuteczniejsze terapie dla osób z ADHD.

"W ADHD jest bowiem problem z wydajnym przydzielaniem zasobów do pamięci roboczej i ze sterowaniem uwagą. Osoba ma więc ograniczoną możliwość kontrolowania, co wchodzi do jej pamięci roboczej, a co nie" - opisuje dr Jan Kamiński.

Kolejnym potencjalnym zastosowaniem jest tworzenie interfejsów mózg-komputer. "Jeśli chcemy mieć np. możliwość kodowania informacji do umysłu, a nie jedynie sterowania kursorem za pomocą myśli, trzeba jak najlepiej poznać właśnie działanie pamięci roboczej, bo to jest okno, w którym wykonujemy operacje umysłowe i przez które przekazujemy informacje do świadomości" - podsumowuje dr Kamiński.

PAP Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ zan/