การขึ้นรูปและการเรียกคืนความทรงจำเป็นระบบที่ซับซ้อนของการซิงโครไนซ์และ desynchronisation ในส่วนต่าง ๆ ของสมอง ทศวรรษที่ผ่านมา - กายวิภาคศาสตร์ออนไลน์ / Shutterstock

พยายามจำไว้ว่าอาหารมื้อสุดท้ายที่คุณออกไป บางทีคุณอาจจำรสชาติของพาสต้าแสนอร่อยเสียงของนักเปียโนแจ๊สได้ที่มุมห้องหรือเสียงหัวเราะที่ดังกึกก้องจากสุภาพบุรุษสามคน สิ่งที่คุณอาจจำไม่ได้ก็คือการพยายามจดจำรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ เหล่านี้

อย่างไรก็ตามสมองของคุณได้ประมวลผลอย่างรวดเร็วและเปลี่ยนเป็นความทรงจำระยะยาวที่แข็งแกร่งโดยไม่ต้องใช้ความพยายามอย่างจริงจังจากตัวคุณเอง และในขณะที่คุณไตร่ตรองเกี่ยวกับมื้ออาหารนั้นวันนี้สมองของคุณได้สร้างภาพยนตร์ความละเอียดสูงของมื้ออาหารจากความทรงจำเพื่อความสุขในการรับชมทางจิตของคุณในไม่กี่วินาที

ไม่ต้องสงสัยความสามารถของเราในการสร้างและดึงความทรงจำระยะยาวเป็นส่วนพื้นฐานของประสบการณ์มนุษย์ - แต่เรายังมีจำนวนมากที่ต้องเรียนรู้เกี่ยวกับกระบวนการ ตัวอย่างเช่นเราไม่มีความเข้าใจที่ชัดเจนว่าสมองแตกต่างกันอย่างไรเพื่อสร้างและดึงความทรงจำ แต่ การศึกษาล่าสุดของเรา ทำให้เกิดแสงใหม่บนปรากฏการณ์นี้โดยแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของระบบประสาทในสองส่วนของสมองที่แตกต่างกันมีปฏิสัมพันธ์อย่างไรในระหว่างการดึงหน่วยความจำ

ฮิปโปแคมปัสซึ่งเป็นโครงสร้างที่อยู่ลึกเข้าไปในสมองนั้นถูกมองว่าเป็น ศูนย์กลางสำหรับหน่วยความจำ. ฮิปโปแคมปัสช่วย "กาว" ส่วนต่าง ๆ ของหน่วยความจำด้วยกัน ("ที่ไหน" กับ "เมื่อ") โดยทำให้แน่ใจว่าเซลล์ประสาทยิงด้วยกัน สิ่งนี้มักจะถูกเรียกว่า "การประสานประสาท" เมื่อเซลล์ประสาทนั้นรหัสสำหรับ "ที่ไหน" ประสานกับเซลล์ประสาทนั้นรหัสสำหรับ "เมื่อ" รายละเอียดเหล่านี้กลายเป็นความสัมพันธ์ผ่านปรากฏการณ์ที่รู้จักกันในชื่อ "การเรียนรู้ภาษาฮีบรู"

แต่ฮิบโปนั้นเล็กเกินไปที่จะเก็บรายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ ของหน่วยความจำ สิ่งนี้ทำให้นักวิจัยตั้งทฤษฎีว่าฮิบโป เรียกร้องให้นีโอคอร์เท็กซ์ - พื้นที่ซึ่งประมวลผลรายละเอียดทางประสาทสัมผัสที่ซับซ้อนเช่นเสียงและภาพ - เพื่อช่วยกรอกรายละเอียดของหน่วยความจำ

นีโอคอร์เท็กซ์ทำสิ่งนี้โดยทำสิ่งที่ตรงกันข้ามกับสิ่งที่ฮิบโปทำ - ทำให้แน่ใจได้ว่าเซลล์ประสาทไม่ได้ยิงด้วยกัน สิ่งนี้มักจะถูกเรียกว่า "ระบบประสาทเทียม" ลองนึกภาพการถามผู้ชมของคน 100 สำหรับชื่อของพวกเขา หากพวกเขาประสานการตอบสนองของพวกเขา (นั่นคือพวกเขาทั้งหมดกรีดร้องออกมาในเวลาเดียวกัน) คุณอาจจะไม่เข้าใจอะไรเลย แต่ถ้าพวกเขาซิงโครไนซ์คำตอบของพวกเขา (นั่นคือพวกเขาผลัดกันพูดชื่อของพวกเขา) คุณอาจจะรวบรวมข้อมูลมากขึ้นจากพวกเขา สิ่งเดียวกันนี้เป็นจริงสำหรับเซลล์ประสาทแบบนีโอคอร์ติคัล - ถ้าพวกมันซิงโครไนซ์พวกมันจะพยายามส่งข้อความข้าม แต่ถ้าพวกมันทำการซิงโครไนซ์

การวิจัยของเราพบว่า ที่จริงแล้วฮิบโปแคมปัสและนีโอคอร์เท็กซ์ทำงานร่วมกันได้เมื่อนึกถึงความทรงจำ สิ่งนี้เกิดขึ้นเมื่อฮิบโปแคมปัสประสานกิจกรรมกับกาวส่วนต่าง ๆ ของหน่วยความจำเข้าด้วยกันและช่วยในการเรียกคืนหน่วยความจำในภายหลัง ในขณะเดียวกันนีโอคอร์เท็กซ์จะซิงโครไนซ์กิจกรรมเพื่อช่วยประมวลผลข้อมูลเกี่ยวกับเหตุการณ์และภายหลังช่วยประมวลผลข้อมูลเกี่ยวกับหน่วยความจำ

ของแมวและจักรยาน

เราทดสอบผู้ป่วยโรคลมชัก 12 ระหว่าง 24 และ 53 ปี ทุกคนมีอิเล็กโทรดโดยตรงภายในเนื้อเยื่อสมองของฮิบโปและนีโอคอร์เท็กซ์ของพวกเขาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการรักษาโรคลมชัก ในระหว่างการทดลองผู้ป่วยได้เรียนรู้การเชื่อมโยงระหว่างสิ่งเร้าต่าง ๆ (เช่นคำพูดเสียงและวิดีโอ) และต่อมาระลึกถึงความสัมพันธ์เหล่านี้ ตัวอย่างเช่นผู้ป่วยอาจแสดงคำว่า "แมว" ตามด้วยวิดีโอจักรยานขี่จักรยานไปตามถนน

จากนั้นผู้ป่วยจะลองและสร้างการเชื่อมโยงที่ชัดเจนระหว่างทั้งสอง (อาจเป็นแมวที่ขี่จักรยาน) เพื่อช่วยให้พวกเขาจดจำความสัมพันธ์ระหว่างสองสิ่งนี้ หลังจากนั้นพวกเขาจะถูกนำเสนอด้วยหนึ่งในรายการและขอให้จำอีก จากนั้นนักวิจัยตรวจสอบว่าฮิบโปมีปฏิสัมพันธ์กับนีโอคอร์เท็กซ์อย่างไรเมื่อผู้ป่วยเรียนรู้และระลึกถึงความสัมพันธ์เหล่านี้

ในระหว่างการเรียนรู้กิจกรรมของระบบประสาทใน neocortex desynchronised และหลังจากนั้นประมาณ 150 มิลลิวินาทีในเวลาต่อมากิจกรรมของระบบประสาทในฮิบโปแคมซิงโครไนซ์ ดูเหมือนว่าข้อมูลเกี่ยวกับรายละเอียดทางประสาทสัมผัสของสิ่งเร้าถูกประมวลผลโดย neocortex ก่อนที่จะถูกส่งผ่านไปยังฮิบโปเพื่อที่จะติดกาวเข้าด้วยกัน

เราพบว่าฮิบโปแคมปัสและนีโอคอร์เท็กซ์ทำงานร่วมกันอย่างใกล้ชิดเมื่อสร้างและดึงความทรงจำ Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

รูปแบบนี้กลับกันในระหว่างการค้นคืน - กิจกรรมของระบบประสาทในฮิบโปครั้งแรกที่ซิงโครไนซ์จากนั้นประมาณ 250 มิลลิวินาทีในเวลาต่อมากิจกรรมของระบบประสาทใน neocortex desynchronised คราวนี้มันปรากฏว่าฮิบโปครั้งแรกจำส่วนสำคัญของหน่วยความจำแล้วเริ่มถาม neocortex สำหรับเฉพาะ

การค้นพบของเราสนับสนุน ทฤษฎีล่าสุด ซึ่งแสดงให้เห็นว่าฮิพโพแคมปัสและซิงโครไนซ์ desynchronised จำเป็นต้องมีปฏิสัมพันธ์กับรูปแบบและการเรียกคืนความทรงจำ

ในขณะที่การกระตุ้นสมองได้กลายเป็นวิธีการที่มีแนวโน้มในการส่งเสริมสิ่งอำนวยความสะดวกทางปัญญาของเรามันได้พิสูจน์แล้วว่าเป็นเรื่องยากที่จะกระตุ้นฮิบโปเพื่อปรับปรุงหน่วยความจำระยะยาว ปัญหาสำคัญคือว่าฮิปโปแคมปัสอยู่ลึกลงไปในสมองและเข้าถึงได้ยากด้วยการกระตุ้นสมองที่ใช้จากหนังศีรษะ แต่ข้อค้นพบจากการศึกษาครั้งนี้มีความเป็นไปได้ใหม่ โดยการกระตุ้นภูมิภาคในนีโอคอร์เท็กซ์ที่สื่อสารกับฮิบโปบางทีฮิปโปแคมปัสอาจถูกผลักไปทางอ้อมเพื่อสร้างความทรงจำใหม่หรือเรียกความทรงจำเก่า ๆ

การทำความเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับวิธีการที่ฮิบโปและนีโอคอร์เท็กซ์ทำงานร่วมกันเมื่อสร้างและระลึกถึงความทรงจำอาจมีความสำคัญต่อการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ที่สามารถช่วยปรับปรุงหน่วยความจำสำหรับความทุกข์ทรมานจากความบกพร่องทางสติปัญญาเช่นโรคสมองเสื่อม

เกี่ยวกับผู้เขียน

Benjamin J. Griffithsนักวิจัยระดับปริญญาเอก มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม และ Simon Hanslmayr, มหาวิทยาลัยเบอร์มิงแฮม

บทความนี้ตีพิมพ์ซ้ำจาก สนทนา ภายใต้ใบอนุญาตครีเอทีฟคอมมอนส์ อ่าน บทความต้นฉบับ.

books_behavior