Hogyan tárolja az agy az éppen felesleges információkat?
Az eredmények szerint a munkamemóriában részt vevő neuronok ilyenkor sem csendesek, hanem ugyanúgy tüzelnek, mintha használnánk ezeket a pillanatnyilag felesleges információkat.
A Nature Human Behaviour folyóiratban július 9-én jelent meg a Lengyel Tudományos Akadémia kutatóinak cikke, amelyben a munkamemória működését, ezen belül pedig az adott feladathoz éppen nem szükséges információk tárolásának módját vizsgálták agyi implantátumok segítségével.
Annak megértése, hogy az emberi agy hogyan tárolja az információkat, és később hogyan használja fel azokat különböző feladatok elvégzéséhez, az idegtudományi és pszichológiai kutatások régi célja. Korábbi tanulmányok során már több különböző típusú memóriafolyamatot sikerült azonosítani, amelyek eltérő szerepet töltenek be, és fő jellemzőik is különbözőek. Ezek egyike, az úgynevezett munkamemória a fontos információk rövid ideig tartó tárolását és kezelését jelenti, különösen olyan információkét, amelyek hasznosak a következtetési, logikai feladatok elvégzéséhez vagy a rövid távú döntéshozatalhoz. Az eredmények azt sugallják, hogy az információknak ez az átmeneti tárolása az agyban lévő specifikus neuronok folyamatos és tartós tüzelésével függ össze.
A munkamemória-folyamatokra összpontosító korábbi tanulmányok többsége olyan kísérleti feladatokra támaszkodott, amelyekben a résztvevőknek meg kellett jegyezniük, majd rangsorolniuk kellett a vizsgálat során bemutatott összes elemet. Azt viszont eddig nagyon kevesen próbálták megérteni, hogy az emberi agy hogyan tárolja a “nem figyelt” elemeket, vagy más szóval azokat az ingereket, amelyek pillanatnyilag nincsenek fókuszban és nem relevánsak azonnal az adott feladat elvégzése szempontjából.
A Lengyel Tudományos Akadémia, a SUNY Upstate Orvosi Egyetem, az Ełk-i Katonai Kórház és a Wroclawi Orvosi Egyetem kutatói azt tűzték ki célul, hogy egy olyan elméleti modell érvényességét teszteljék, amely egy olyan mechanizmus létezését bizonyítja, amely a pillanatnyi figyelmet nem igénylő emlékek tárolásáért felelős. A most közölt cikkben ezt az elméleti modellt sikerült megcáfolni, mivel arra a következtetésre jutottak, hogy az agyban az éppen nem kezelt emlékek tárolása is összefügg a neuronok tüzelésével.
“Tudjuk, hogy a munkamemóriánkban lévő elemeket speciális neuronok aktivitása reprezentálja", nyilatkozta Jan Kaminski, a cikk első szerzője. “Amikor valamit az emlékezetünkben kell tartanunk, agyunkban ezek a specifikus neuronok megnövelik tüzelési sebességüket. Például egy telefonszám megjegyzésekor bizonyos neuronok átmenetileg aktívabbá válnak, mivel kódolják ezt az információt. A legújabb tanulmányok azonban azt sugallják, hogy ha egy memóriaelemmel nem foglalkozunk aktívan, ezeknek az idegsejteknek az aktivitása visszaesik az alapszintre. Például, amikor egy telefonszámra kellene emlékeznünk, de átmenetileg egy másik feladatot kell elvégeznünk.”
A legújabb kísérleti bizonyítékok egy olyan lehetőségre utaltak, hogy az éppen nem kitüntetett elemek egy olyan mechanizmuson keresztül maradnak fenn az agyban, amely jelentősen különbözik attól, amely a fontos információk tárolását támogatja a munkamemória-feladatok során. Mindazonáltal ezen bizonyítékok nagy részét nem invazív képalkotó technikák, például elektroenkefalográfia (EEG) és funkcionális mágneses rezonancia képalkotás (fMRI) segítségével gyűjtötték össze. Bár az EEG-t és az fMRI-t széles körben használják az idegtudományi kutatásokban, mindkettő az emberi agy több százezer neuronjának “átlagos” aktivitását rögzíti. Ezért könnyen lehet, hogy az ezekre a képalkotó eljárásokra támaszkodó tanulmányok esetleg nem vették észre néhány neuron aktivitását, mivel azt több más neuron inaktivitásával együtt átlagolták.
“Laboratóriumunk az idegi aktivitás közvetlen rögzítésére alkalmas invazív klinikai eljárásokra specializálódott, mint például az emberi agyba implantált, epilepszia megfigyelésére szolgáló elektródák”, mondta Kaminski. “Ez a módszertan egyedülálló lehetőséget biztosított az úgynevezett “aktivitás-csend hipotézis” közvetlen tesztelésére. A vizsgálat részeként a halántéklebenyben lévő neuronokról készítettünk felvételeket, amelyekről ismert, hogy részt vesznek a munkamemóriában"."
A kutatók a vizsgálat résztvevőinek két képet mutattak, és arra kérték őket, hogy mindkét képre emlékezzenek, de a kísérlet első részében csak az egyikre koncentráljanak. Ezt követően vagy arra utasították őket, hogy tartsák a figyelmüket ugyanazon a képen, vagy pedig arra a képre irányítsák a figyelmüket, amelyikre korábban nem figyeltek.
“Ez a kísérleti elrendezés “kettős retro-cue paradigma” néven ismert, és korábbi kutatások során is alkalmazták", fejtette ki Katarzyna Paluch, a cikk társszerzője. “Az agyi aktivitás rögzítéséhez egy intrakraniális EEG-nek nevezett invazív klinikai eljárást használtunk, ahol az elektródákat orvosi célokra, például epilepszia megfigyelésére, sebészi úton közvetlenül a betegek agyába helyezik. Ez lehetővé tette számunkra, hogy rögzítsük az egyes neuronok aktivitását. Később megvizsgáltuk a halántéklebenyben lévő neuronok aktivitását, amikor a résztvevők figyelmüket az egyik vagy a másik képre irányították. Ez lehetővé tette számunkra, hogy pontosabban feltárják, hogyan tárolódnak az agyban a nem figyelt képek. Nagy meglepetésünkre azt találtuk, hogy még a figyelem fókuszán kívül eső képet is aktívan reprezentálta a neuronok tüzelése. Ez ellentmond az aktivitás-csend hipotézisnek, és azt jelzi, hogy a munkamemóriában az éppen nem figyelt elemek továbbra is aktívan reprezentáltak maradnak. Eredményeink arra utalnak, hogy a munkamemóriánk nagyobb részét, a mentális munkaterületet vagy “az elme vázlatfüzetét” aktívan reprezentálja a neuronális aktivitás.”
A tanulmány eredményei azt sugallják, hogy a gondolatokat és más, az ember közvetlen figyelmén kívül eső információkat még mindig reprezentálja néhány neuron, amelyek aktívak maradnak. Más szóval, ezeknek a nem figyelt információknak a tárolása nem a csendes mechanizmusokra támaszkodik, ahogyan azt néhány korábbi munka feltételezte.
A Kaminski és munkatársai által összegyűjtött eredmények amellett, hogy pontosabb betekintés nyújtanak az emberi memóriafolyamatokba, a jövőben néhány olyan pszichiátriai rendellenesség kezelését is segíthetik, amelyekhez egyes esetekben a munkamemória hiányosságai is társulnak. Ezek közé tartozik például a figyelemhiányos hiperaktivitás-zavar (ADHD), a kényszerbetegség (OCD) és a szkizofrénia.
“Eredményeink például felvetik annak lehetőségét, hogy olyan neurális implantátumokat vagy elektromos stimulátorokat fejlesszünk ki, amelyek segítenek fenntartani bizonyos információkat a munkamemóriában, ezzel bővítve a terápiás beavatkozások körét. Jövőbeni vizsgálatainkban azt tervezzük, hogy feltárjuk, hogyan vált az agy a munkamemória aktuális tartalmának védelme és az új információk kódolása között, ami kritikus fontosságú a rugalmas kognitív működéshez”, összegzett Kaminski.
Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:
How the brain stores 'unattended' information: Neuronal firing disproves activity-silent hypothesis
Irodalmi hivatkozás:
K. Paluch et al, Unattended working memory items are coded by persistent activity in human medial temporal lobe neurons, Nature Human Behaviour (2025). DOI: 10.1038/s41562-025-02235-0.
