Mehanizmi formiranja i optimizacije memorije

 

Tokom budnog stanja, mozak je izložen konstantnom dotoku novih informacija, koje je potrebno obraditi i integrisati. Najveći udeo procesa formiranja i konsolidacije, odnosno učvršćivanja memorije, dešava se tokom spavanja. Taj proces je funkcionalan ukoliko se mozgu obezbedi dovoljno sati sna, jer svaki ciklus spavanja ima neizostavnu ulogu u formiranju memorije. Takođe, određeni biohemijski procesi koji se dešavaju u telu tokom budnog perioda, mogu uticati na brzinu stvaranja memorije. Zaboravljanje, iako frustrirajuće, zapravo je normalan proces i odraz plastičnosti mozga (eng. neuroplasticity), odnosno sposobnosti da se funkcionalno menja u skladu sa aktuelnom upotrebom skladištenih informacija. Pružanje objašnjenja i razumevanje neurofiziologije navedenih procesa, može ubrzati proces učenja i pamćenja novih informacija.

 

Memorija

Prva istraživanja dovela su do pretpostavke da se konsolidacija memorije dešava konstantnim stvaranjem novih neurona ili novih veza među njima. Međutim, novija istraživanja pružaju drugačije rezultate. Naime, ukoliko se postojeći neuroni aktiviraju u približno isto vreme iznova i iznova kao odgovor na određeni stimulus, ili ukoliko se intenzivno aktiviraju jednom (na primer, prilikom snažnih pozitivnih ili negativnih doživljaja), povećava se šansa za integrisanjem primljene informacije. Dugoročna memorija će se formirati ukoliko se te postojeće veze (sinapse) među neuronima, aktiviraju dovoljan broj puta, dok će kratkoročna memorija ili ubrzo nestati ili će preći u dugoročnu. U komunikaciji neurona posreduju mnogi proteini i receptori koji omogućavaju ovu sinaptičku plastičnost (stvaranje/raskidanje veza).

Eksplicitna (deklarativna) memorija podrazumeva činjenice, generalno znanje i naučene stvari i iskustva tokom života i osoba je svesna da ih zna. Sa druge strane, implicitna (nedeklarativna) memorija obuhvata heterogene sposobnosti i navike, koje se ispoljavaju nesvesno, kroz različite oblike ponašanja. Hipokampus je deo mozga u kojem se formira eksplicitna memorija, ali ne i mesto gde se ta memorija skladišti i održava.

 

Komunikacija hipokampusa i neokorteksa u formiranju memorije

U početnoj fazi, mozak opaža određeni stimulus ili novu informaciju, koja je u ovoj fazi podložna brzom zaboravljanju. Ova početna memorija se formira u hipokampusu, koji je poznat kao fast learning brain, a informacija je podložna zaboravljanju, jer mozak konstantno prima nove informacije. Tokom spavanja, dešava se konsolidacija memorije tako što se tokom svakog ciklusa u snu, javljaju talasi koji izazivaju promene u vezama neurona, odnosno, memorija prelazi iz hipokampusa u različite delove neokorteksa (slow learning brain). Dakle, ne radi se o bukvalnom prelazu, već o reorganizaciji veza i povećanju složenosti brojnih delova korteksa mozga. Ukoliko je memorija pravilno konsolidovana, osoba će biti u stanju da se seti naučenih informacija. Kao što je navedeno, za potpun i pravilan proces pamćenja, neophodna je, primarno, komunikacija ćelija hipokamusa i neokorteksa tokom sna, ali i drugih delova mozga.

Slika 1. Proces formiranja memorije

Izvor slike: https://www.cell.com/trends/immunology/fulltext/S1471-4906%2819%2930126-7

Uloga emocionalnog stanja u formiranju memorije

Istraživanja koja su rađena na ljudima sa oštećenim hipokampusom, pokazala su njegov značaj u procesu formiranja memorije. Oni nisu mogli da se sete situacija od pre 10 minuta, niti identiteta ljudi sa kojima su upravo razgovarali. Ali, mogli su da se sete događaja iz dalje prošlosti. Dakle, te starije memorije su prešle u neokorteks iz hipokampusa, dok je hipokampus još uvek bio funkcionalan, pa su daleka sećanja i dalje bila očuvana.

Poznato je da repeticija, odnosno ponavljanje naučenog, pozitivno utiče na memorisanje novih informacija. Međutim, istraživanja pokazuju i da prisustvo određenih biomolekula u telu u trenutku učenja novih informacija, može poboljšati proces učenja. 

Prilikom jedne studije slučaja, dve grupe ispitanika su dobile zadatak da čitaju isti tekst od 12 rečenica, koji je bio izuzetno monotone sadržine. Jedna grupa je odmah nakon čitanja teksta morala da uroni ruku do ramena u činiju neprijatno hladne vode, dok je druga samo čitala tekst. Istog dana su obe grupe bile testirane na određene segmente teksta, kako bi se proverio procenat zapamćenih informacija. Grupa koja je nakon čitanja uronila ruku u hladnu vodu, pokazala je mnogo veći procenat zapamćenog sadržaja. Zašto je to tako? 

Kod te grupe je uočena povećana koncentracija adrenalina u krvi usled izlaganja ruke hladnoći, pa i ubrzan srčani ritam i disanje. Adrenalin (epinefrin) je hormon koji se sintetiše u srži nadbubrežne žlezde, ali ne može proći krvno-moždanu barijeru u mozgu. Usled toga, noradrenalin se sintetiše u pojedinim neuronima centralnog nervnog sistema (nukleus locus coeruleus), gde je važan kao neurotransmiter u međućelijskim sinapsama. 

U drugoj studiji slučaja izvedenoj na pacovima, električni šok je primenjen na tačno određenom mestu u ćeliji u kojoj su se nalazili pacovi. Sledećeg puta, pacovi su izbegavali to mesto. Kada im je uklonjen hipokamus ili receptori za adrenalin bili blokirani, pacovi su se vraćali na mesto na kojem je primenjena električna struja, dakle, nisu se sećali opasnosti. Ishodi ovih studija ukazuju na značaj emocionalnog stanja odmah nakon procesa učenja, gde prisustvo adrenalina ima pozitivan uticaj.

Slika 2. Uticaj adrenalina na formiranje memorije

Izvor slike: https://www.researchgate.net/figure/Schematic-summary-of-arousal-activated-stress-hormones-and-basolateral-amygdala_fig4_270765874

Novija istraživanja neuronaučnika Endrua Hubermana, objašnjavaju ulogu posebnog budnog stanja, tvz. Non-Sleep Deep Rest. Osoba je svesna, ali se moždana aktivnost i brzina misli smanjuju kako opada frekvencija moždanih talasa. Svega 20 minuta ovakvog odmora nakon napornog učenja, ubrzava neuroplastičnost i do 50%. Dakle, proces učenja je efikasniji, a retencija naučenog traje duže. 

O fazama spavanja i procesu konsolidacije memorije u snu, možete pročitati više u narednom tekstu o memoriji (San i konsolidacija memorije, Sara Rodić).

Literatura:

• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7983127/ 
• https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4526749/#:~:text=Conscious%20memory%20for%20a%20new,becomes%20independent%20of%20the%20hippocampus 
• https://eachnight.com/sleep/sleep-and-memory/ 
• https://hubermanlab.com/understand-and-improve-memory-using-science-based-tools/ 
• https://hubermanlab.com/dr-gina-poe-use-sleep-to-enhance-learning-memory-and-emotional-state/