„Codul secret” din spatele unui tip cheie de memorie, dezvăluit de noi scanări ale creierului

Acest tip de memorie, numită memorie de lucru, este cea care permite oamenilor să rețină temporar și să manipuleze informații pentru perioade scurte de timp. Memoria de lucru este utilizată, de exemplu, atunci când căutați un număr de telefon și apoi vă amintiți pe scurt secvența de cifre pentru a forma numărul, sau atunci când cereți unui prieten indicații pentru a ajunge la un restaurant și apoi țineți evidența virajelor în timp ce conduceți până acolo.

Noua lucrare reprezintă un „pas fundamental înainte” în studiul memoriei de lucru, a declarat, pentru Live Science, Derek Nee, profesor asistent de psihologie și neuroștiințe la Florida State University.

Un proces critic

Timp de decenii, oamenii de știință s-au întrebat cum și unde creierul codifică amintirile tranzitorii.

O teorie sugerează că memoria de lucru se bazează pe „depozite” speciale din creier, separate de locul în care creierul gestionează informațiile senzoriale primite de la ochi sau nas, de exemplu, sau unde sunt stocate amintirile pe termen lung – cum ar fi amintirile despre persoanele cu care ați participat la balul de absolvire sau cunoștințele fundamentale pe care le-ați învățat la școală – a declarat Nee.

O altă teorie, opusă, sugerează că „nu există astfel de depozite speciale”, a a precizat Nee. În această teorie alternativă, memoria de lucru este, în esență, un fenomen emergent – unul care apare „atunci când reprezentările senzoriale și motorii sunt păstrate în preajmă pe măsură ce legăm trecutul de viitor”, a spus Nee. Potrivit acestei teorii, aceleași celule cerebrale se aprind atunci când citiți pentru prima dată un număr de telefon ca și atunci când parcurgeți acel număr din nou și din nou în memoria de lucru.

„Codul secret” din spatele unui tip cheie de memorie . Contradicții

Noul studiu, publicat în revista Neuron, contestă ambele teorii. Mai degrabă decât să reflecte ceea ce se întâmplă în timpul percepției sau să se bazeze pe depozite speciale de memorie, memoria de lucru pare să funcționeze cu un pas mai sus decât colectarea informațiilor senzoriale; aceasta extrage doar cele mai relevante informații senzoriale din mediul înconjurător și apoi însumează aceste informații într-un cod relativ simplu.

„De zeci de ani există indicii că ceea ce stocăm în memoria de lucru ar putea fi diferit de ceea ce percepem”, a declarat, pentru Live Science, Clayton Curtis, autorul principal al studiului, profesor de psihologie și științe neuronale la Universitatea din New York (NYU).

Misterele memoriei de lucru

Pentru a rezolva misterele memoriei de lucru, Curtis și coautorul Yuna Kwak, doctorandă la NYU, au folosit o tehnică de scanare a creierului numită imagistică prin rezonanță magnetică funcțională (fMRI), care măsoară modificările fluxului sanguin în diferite părți ale creierului. Celulele cerebrale active necesită mai multă energie și oxigen, astfel încât fMRI oferă o măsură indirectă a activității celulelor cerebrale.

Echipa a folosit această tehnică pentru a scana creierul a nouă voluntari în timp ce aceștia efectuau o sarcină care le implica memoria de lucru; cei doi autori ai studiului au efectuat, de asemenea, sarcina și au contribuit la scanările cerebrale la studiu.

Într-unul dintre teste, participanții au vizualizat un cerc compus din grătare, sau tăieturi, pe un ecran timp de aproximativ patru secunde; graficul a dispărut apoi, iar 12 secunde mai târziu, participanții au fost rugați să își amintească unghiul tăieturilor. În alte încercări, participanții au vizualizat un nor de puncte în mișcare care se deplasau toate în aceeași direcție și li s-a cerut să își amintească unghiul exact al mișcării norului de puncte. 

„Am prezis că participanții vor recodifica stimulul complex – grila înclinată sau punctele în mișcare – în ceva mai simplu și mai relevant pentru sarcina în cauză”, a declarat Curtis. Participanților li s-a cerut să fie atenți doar la orientarea grilei sau la unghiul de mișcare a norului de puncte, astfel că cercetătorii au teoretizat că activitatea lor cerebrală ar reflecta doar aceste atribute specifice ale graficii. Iar când echipa a analizat datele scanării creierului, exact asta a constatat.

Cortexul parietal, o regiune cheie pentru procesarea și stocarea memoriei

Cercetătorii au folosit modelarea computerizată pentru a vizualiza activitatea complexă a creierului, creând un fel de hartă topografică reprezentând vârfuri și văi de activitate în diferite grupuri de celule cerebrale. Celulele cerebrale care procesează datele vizuale au un „câmp receptiv” specific, ceea ce înseamnă că se activează ca răspuns la stimulii care apar într-o anumită zonă a câmpului vizual al unei persoane. Echipa a luat în considerare aceste câmpuri receptive în modelele lor, ceea ce i-a ajutat să înțeleagă modul în care activitatea cerebrală a participanților a fost legată de ceea ce au observat pe ecran în timpul sarcinii de memorie. 

Această analiză a dezvăluit că, în loc să codifice toate detaliile fine ale fiecărui grafic, creierul a stocat doar informațiile relevante necesare pentru sarcina în cauză. Atunci când a fost vizualizată pe hărțile topografice, activitatea cerebrală folosită pentru a codifica aceste informații arăta ca o linie simplă, dreaptă. Unghiul liniei se potrivea cu orientarea grătarelor sau cu unghiul de mișcare a norului de puncte, în funcție de graficul care le fusese arătat participanților.

Aceste modele de activitate cerebrală asemănătoare unei linii au apărut în cortexul vizual, unde creierul primește și procesează informațiile vizuale, și în cortexul parietal, o regiune cheie pentru procesarea și stocarea memoriei.

Ceea ce este crucial nu este faptul că creierul a decis să folosească linii pentru a reprezenta imaginile. „Este faptul că reprezentarea a fost abstractizată de la rețele sau mișcare la ceva diferit”, a spus Nee.

Memoria de lucru acționează, în esență, ca o punte între percepție și acțiune

O limitare a studiului este faptul că echipa a folosit grafice foarte simpliste, care nu reflectă neapărat complexitatea vizuală a lumii reale, a precizat Nee. Această limitare se extinde la multe studii privind memoria de lucru, iar Nee a spus că folosește grafice simple similare în propriile sale cercetări.

„Domeniul va trebui să se îndrepte spre stimuli mai bogați care să se potrivească mai bine cu experiențele noastre vizuale naturale pentru a ne aduce de la laborator la utilitatea practică”, a spus el. Dar, ținând cont de acest lucru, noul studiu încă „oferă o perspectivă nouă asupra a ceea ce înseamnă să reții ceva online în minte pentru viitor”, a spus el.

Memoria de lucru acționează, în esență, ca o punte între percepție (când citim un număr de telefon) și acțiune (când formăm acel număr). „Acest studiu, prin identificarea unui format de reprezentare care nu seamănă nici cu ceea ce a fost perceput, nici cu ceea ce va fi făcut, dar care poate fi citit clar din semnalele vizuale, oferă o privire fără precedent asupra acestei zone intermediare misterioase dintre percepție și acțiune”, a spus Nee.