Brez dvoma, da smo se v zadnjih 50 letih naučili veliko o človeških možganih, toda, ko nevroznanstveniki hitro priznavajo, ostaja središče naših živčnih sistemov v veliki meri skrivnost. Na vrhu seznama njegovih zagonetk: kako deluje pomnilnik, zlasti kako ga obnoviti, ko je izgubljen.
Zdaj pa lahko znanstveniki skozi hitro rastočo vejo nevroznanosti, ki je znana kot neposredno beleženje možganov, spremljajo možgansko aktivnost v realnem času s pomočjo vsadljenih elektrod. Tehnika bi jim lahko omogočila, da preslikajo, kako nevroni komunicirajo, ko se spomini oblikujejo ali prikličejo, kar bi lahko omogočilo razvoj naprave, ki bi lahko posnemala proces ustvarjanja spomina s spodbujanjem istih nevronov.
Morda se zdi nekoliko domišljijsko, toda DARPA, agencija, ki financira vrhunske raziskave za ameriško ministrstvo za obrambo, toliko verjame v potencial tehnologije, da je prejšnji teden objavila donacije v skupni vrednosti 40 milijonov dolarjev, da bi ugotovila, ali je tak spomin "nevroprotetičen" se lahko razvije v naslednjih štirih letih.
Drugi znanstveniki raziskujejo različne načine, kako razkriti skrivnost spomina. V nedavni študiji, ki jo je podprl Nacionalni inštitut za zdravje, je Roberto Malinow z kalifornijske univerze v San Diegu z natančno usmerjeno svetlobo izbrisal spomine na gensko zasnovanih miših. In minulo poletje so raziskovalci z medicinskega centra na univerzi Columbia objavili, da jim je uspelo bistveno izboljšati spomine na stare miši s povečanjem ravni določenega proteina v njihovih možganih.
Toda zamisel o uporabi vsadkov za oživitev spomina - ki je veljala za radikalen koncept, ko jo je pred nekaj leti promoviral nevroznanstvenik Univerze Južne Kalifornije Theodore Berger - je pritegnila pozornost ljudi na DARPA. Njegov potencial vidijo kot inovativen in nenavadno natančen način za pomoč poškodovanim veteranom, od katerih jih je od leta 2000 približno 270.000 poškodovalo možganske poškodbe, pogosto z izčrpavajočo izgubo spomina - z nekaj drugimi možnostmi terapije.
Izdelava spominov
Raziskovalni projekt, imenovan "Obnova aktivnega spomina" (RAM), je zasnovan na prepričanju, da je ne glede na to, kako sladek je ali kako moteč, se vsak spomin oblikuje na enak način: z zaporednim delovanjem številnih nevronov. Moti to zaporedje zaradi travmatične poškodbe, razmišljanje gre in funkcija spomina se blokira. Kaj pa, če bi znanstveniki po računalniških programih pomnilniškega procesa, ki so ga razvili, lahko z drobnimi vsadki uporabili okrog poškodovanega območja s pošiljanjem signalov nevronom dlje v vezju?
To je v bistvu cilj programa RAM, v katerem bodo sodelovale ekipe iz treh institucij: University of California, Los Angeles (UCLA), University of Pennsylvania in Lawrence Livermore National Laboratory. Vsak ima svoj fokus.
Ekipa UCLA se bo osredotočila na tako imenovano entorhinalno območje možganov. Zahvaljujoč prejšnjim raziskavam so ga prepoznali kot prehod v hipokampus, možgansko regijo, ki je najbolj povezana z učenjem in spominom. Da bi dobili nekaj občutka, kako kritičen je hipokampus do tega, kar nas dela človeka, razmislite o enem od prelomnih odkritij v znanosti o možganih, v katerem je bil vključen človek v petdesetih letih, ki so mu odstranili velike dele hipokampusa kot zdravljenje napadov. Po posegu ni več mogel ustvarjati novih spominov - ni se mogel spomniti, kaj se mu je dogajalo vsak dan kasneje.
Da bi se hipokampus vsakdanjega obstoja spremenil v spomine, bodo raziskovalci UCLA najprej uporabili podatke elektrod, ki so že bili vsadljeni pri bolnikih z epilepsijo, da bi razvili računalniški model, kako nevroni v tem delu možganov komunicirajo med ustvarjanjem spomina. Od takrat bodo sodelovali z znanstveniki v Livermoreju, da bi ustvarili brezžične naprave za vsaditev, ki lahko proces posnemajo s stimulacijo ustreznih nevronov.
Medtem bodo raziskovalci v Pensilvaniji sprejeli širši pogled na to, kako se spomini oblikujejo, in jih približali kot vrsto zapletenih interakcij med različnimi možganskimi regijami. Delali bodo s pacienti, ki jim elektrode že vsadijo na več predelov možganov, pri čemer bodo spremljali nevronsko aktivnost, ko ti ljudje igrajo spominske igre na računalnikih. Cilj je znova ugotoviti vzorce vedenja nevronov, ko so shranjeni novi spomini ali jih pridobijo, in poskušati izolirati »biomarkerje«, kadar gre kaj narobe.
Stave na tehnologijo
Kljub temu ima projekt skeptike.
"Nenehno se moramo spominjati, da ne, ne govorimo skrivnega jezika možganov - delamo zelo zelo spodbudno, " je za New York Times povedal dr. Anthony Ritaccio, direktor nevrokirurgije v bolnišnici Albany . "Pri delu z možgani si moraš neprestano udarjati v obraz kot preverjanje resničnosti; še vedno jih tako malo razumemo. "
Toda Justin Sanchez, vodja projekta RAM v podjetju DARPA, pravi, da je čas, da naredite velike stave za tehnologijo.
"To dolgujemo svojim članom službe, " je dejal, "da pospešimo raziskave, ki lahko zmanjšajo dolgoročne posledice njihovih poškodb."
In navsezadnje delovni spomin nam pomaga, da bolje razumemo svet, kot pravi vzgojni psiholog Peter Doolittle v tem TED Talk.
