Kde vznikají vzpomínky a jak to poznáme?

Bez vzpomínek bychom byli ztraceni. Jsou to nitky, které drží naše životy pohromadě, spojují to, kým jsme byli, s tím, kým jsme.

Ale teprve nedávno jsme dali dohromady neobyčejnou vědu o mozku, která za nimi stojí – příběh, který se zabývá amnézií, paláci mysli a karnevaly duchů.

Jedna z našich prvních analogií pro pochopení paměti pochází ze starověkého Řecka, kde Platón přirovnal vzpomínky k rytinám na voskové tabulce a jeho oblíbený žák Aristoteles to dále používal ve svých spisech.

Zapomínání se podle Aristotela objevovalo v dětství proto, že vosk byl příliš měkký, a ve stáří proto, že byl příliš tvrdý.

Pro něj se vzpomínky nenacházely v mozku, ale v celém těle. Domníval se, že mozek je přítomen pouze proto, aby ochlazoval horké srdce – sídlo naší duše.

Tendence upřednostňovat srdce před mozkem přetrvávala po staletí – částečně kvůli církevnímu zákazu pitvat lidský mozek. Ve skutečnosti si lidé začali uvědomovat, že mozek má vůbec nějakou schopnost myslet, až v 17. století.

Německý filozof Hermann Ebbinghaus byl koncem 19. století průkopníkem prvního vědeckého zkoumání paměti. Nezajímal se ani tak o to, kde se vzpomínky v mozku nacházejí, jako spíše o to, jak paměť funguje.

Ve svých nejslavnějších experimentech vytvořil Ebbinghaus seznam více než 2 000 nesmyslných slov, jako například „kaf“ nebo „nid“, která si postupně zapamatoval a pak se je snažil po čase vyvolat. Zjistil, že máme tendenci zapomínat exponenciálním způsobem – to znamená, že brzy po naučení zapomínáme hodně, a pak s postupem času zapomínáme pomaleji.

V psychologii také klasifikoval tři druhy paměti: smyslovou paměť, krátkodobou paměť a dlouhodobou paměť – označení, která se používají dodnes.

Smyslová paměť je první druh paměti, který se dostane do mozku: trvá zlomek sekundy. Dotek oblečení na kůži, vůně ohně. Pokud se této vzpomínce nevěnujeme, nadobro zmizí. Věnujte jí však trochu pozornosti a postrčíte ji do své krátkodobé paměti.

Tuto paměť používáte neustále, aniž byste si to uvědomovali. Například tomu, co se stane na konci této věty, rozumíte jen proto, že si pamatujete, co se stalo na začátku.

Uvádí se, že naše krátkodobá paměť má kapacitu asi sedmi položek, které lze v mysli udržet asi 15 až 30 sekund. Zkoušení těchto položek by bylo způsobem, jak je přenést do dlouhodobé paměti – našeho zdánlivě neomezeného skladu pro ukládání vzpomínek na dlouhou dobu.

Teorie mysli

V průběhu následujících desetiletí další lidé pokračovali v prohlubování našich znalostí o paměti. Jedním z nejvlivnějších byl britský psycholog Frederic Bartlett.

V roce 1914 provedl sérii experimentů, při nichž požádal studenty, aby přečetli příběh a zopakovali ho zpaměti.

Analýzou toho, jak se příběh proměňoval v průběhu dnů, měsíců a let, rozvinul (dnes již ověřenou) teorii, že vzpomínky jsou nedokonalou rekonstrukcí událostí. Tvrdil, že si ve skutečnosti pamatujeme jen malou část původního pozorování a mezery vyplňujeme kulturními odkazy a osobními znalostmi.

Ale i přes rostoucí poznání toho, jak lidská paměť funguje, zůstávalo mnoho otázek. Kde jsou vzpomínky uloženy? Jak vypadá paměť? To byly otázky, na které se celou svou kariéru snažil odpovědět americký psycholog Karl Lashley.

Jeho nejdůležitější experimenty spočívaly v hledání stop paměti ve specifických oblastech mozkové kůry potkanů – složené, vnější vrstvě mozku, která hraje roli v poznávání, smyslovém vnímání, rozhodování a celé řadě dalších klíčových funkcí.

Od roku 1935 systematicky poškozoval specifické oblasti mozkové kůry před nebo po tréninku potkanů, aby našli cestu z bludiště. Nezáleželo však na tom, která část mozku byla odstraněna, potkani si i nadále pamatovali, jak z bludiště vyjít, lépe než potkani, kteří vůbec nebyli trénováni.

Lashley dospěl k závěru, že naše schopnost učit se a pamatovat si musí být rozložena v mnoha částech mozku, místo aby ležela v jedné oblasti.

Klíčovým se pro tuto myšlenku ukázal být jeden konkrétní pacient: mladý muž jménem Henry Molaison.

Jelikož po většinu života trpěl těžkými epileptickými záchvaty, souhlasil Molaison s drastickou experimentální léčbou. V roce 1953 mu chirurgové vyvrtali do mozku díry a vysáli oblasti zodpovědné za záchvaty – oblast ve tvaru mořského koníka na obou stranách mozku zvanou hipokampus

Operace byla úspěšná v tom, že z velké části vyléčila jeho záchvaty, ale Molaisonovi zůstala hluboká amnézie, nebyl schopen vytvářet nové dlouhodobé vzpomínky.

Většinu své minulosti si však Molaison pamatoval až do doby několika let před operací. Později se zjistilo, že si dokázal vytvořit i procedurální vzpomínky, což je typ dlouhodobé paměti, který je zodpovědný za to, že ví, jak něco udělat, například jezdit na kole.

Molaisonovy problémy s pamětí prokázaly, že hipokampus má zásadní význam pro vytváření většiny nových vzpomínek, ale samotné vzpomínky jsou uloženy jinde v mozku.

Výzkumníci, včetně neuroložky profesorky Suzanne Corkinové, pokračovali v testování Molaisona pravidelně dalších 46 let – i když pro Molaisona byl každý den, kdy spolu mluvili, jako ten první. „Je to zvláštní věc,“ řekl Molaison Corkinové. „Člověk prostě žije a učí se. Já žiju a ty se učíš.“

Ačkoli Molaison přispěl k přesvědčení vědecké komunity, že za paměť není zodpovědná pouze jedna oblast mozku, neodpověděl na otázku, jak se paměť vytváří.

Neurony, které spolu pálí, spolu i drátují

Již v roce 1906 získali Camillo Golgi a Santiago Ramón y Cajal společně Nobelovu cenu za pokroky v technikách barvení buněk, které prokázaly anatomii neuronu.

Díky jejich práci vědci věděli, že v mozku existují miliony neuronů, které si navzájem předávají zprávy v podobě elektrických impulsů. Když impuls dorazí na konec jednoho neuronu, způsobí uvolnění chemických poslů zvaných neurotransmitery, kteří projdou přes mezeru neboli synapsi a zachytí se na sousedním neuronu.

Díky tomu druhý neuron s větší či menší pravděpodobností vyšle svůj vlastní impuls. Jak ale tyto neurony vytvářejí dlouhodobé vzpomínky, bylo stále záhadou

Přečtěte si více o mozku a paměti:

• Klíčový experiment
• Časová osa

Tak tomu bylo až do roku 1949, kdy Donald Hebb publikoval jednu z nejvlivnějších teorií neurovědy minulého století. Napsal, že jakékoli dvě mozkové buňky, které jsou opakovaně aktivní ve stejnou dobu, budou mít tendenci se „sdružovat“

Jejich anatomie a fyziologie se změní tak, že vytvoří nová spojení nebo posílí stávající. Aktivita v jedné z nich podle něj následně usnadní aktivitu v druhé. Často se setkáte s tímto shrnutím: „Neurony, které hoří společně, se propojují.“

Zjednodušeně řečeno, pokud dva pojmy, řekněme vůně růže a její jméno, opakovaně stimulují své respektující neurony v mozku ve stejnou dobu, tyto neurony změní tvar a posílí toto spojení.

Neurony spojené s vůní růže budou nyní s větší pravděpodobností stimulovat neurony odpovědné za její jméno

Toto je podle Hebba proces, který je základem ukládání dlouhodobých vzpomínek. Takové vzpomínky přetrvávají, protože jsou nyní jedinečnou součástí neuronální architektury. Čím častěji jsou připomínány, tím silnější a trvalejší se vzpomínka stává.

Přibližně ve stejné době kanadský chirurg Wilder Penfield demonstroval, jak lze stimulací částí mozkové kůry vyvolat vzpomínku.

Operoval lidi s epilepsií, kteří byli během operace při vědomí. Při operaci jedné ženy stimuloval v mozkové kůře oblast překrývající hipokampus.

Jeho pacientka promluvila: „

Penfield znovu stimuloval dané místo a opět se ozval hlas matky, která volala svého malého chlapce, zdá se, že se to stalo před lety ve čtvrti, kde bydlím. Posunul podnět trochu doleva a žena náhle uslyšela další hlasy. Bylo pozdě v noci, řekla, a přicházely z pouti.

„Je tam spousta velkých vozů, kterými přivážejí zvířata.“

Drobné záchvěvy aktivity, které Penfield aplikoval, jako by oživovaly dávno zapomenuté vzpomínky – jako když sáhnete do zaprášeného alba a náhodně vyberete nějakou fotografii.

• Instantní génius: mozek
• Paměť by mohla záviset na denní době, naznačuje studie na myších
• Těžké dětství souvisí s úpadkem paměti v pozdějším věku
• Jak psychedelika ovlivňují mozek

Vyvolávání vzpomínek je záhadný proces, který stále není zcela pochopen. Díky profesorce Elizabeth Loftusové, která tehdy působila na Washingtonské univerzitě, však víme, že naše vzpomínky nejsou vždy přesné.

V 90. letech 20. století prokázala, že do mysli lidí lze implantovat falešné vzpomínky. Přesvědčila lidi o falešných udušeních, téměř utonutích, dokonce i o posednutí démonem. Ukázala, že únava, drogy a nízké IQ mohou mít vliv na to, jak pravděpodobné je, že si někdo vytvoří falešné vzpomínky.

Její práce odhalila něco zcela mimořádného: že naše vzpomínky, jakmile se jednou vytvoří, nejsou pevné. Pokaždé, když si vybavíme nějakou vzpomínku, posilujeme nervové dráhy, které ji vytvořily, a tím tuto vzpomínku posilujeme a upevňujeme, takže se v naší mysli ukládá trvaleji.

Na krátkou dobu se však během tohoto procesu vybavování stává naše paměť tvárnou – jsme schopni ji přetvářet a někdy i kontaminovat.

Hipokampus: místo, kde vzpomínky vznikají

S postupujícími zobrazovacími technikami se výzkum opět zaměřil na určení místa, kde se v mozku vzpomínky ukládají. Nyní víme, že hipokampus se dává do pohybu, aby slepil různé aspekty jedné vzpomínky dohromady.

Když se lidé pokoušejí naučit nové asociace a později si je vybavit, ti, jejichž hipokampus při učení asociací generoval největší aktivitu, si je v budoucnu nejlépe vybaví.

Jako by je v první řadě lépe slepil dohromady.

Složením všech dílků skládačky dohromady si vědci mysleli, že mají docela dobrou teorii paměti: předpokládali, že všechny příchozí informace jsou krátce zpracovány v mozkové kůře, než se sbíhají v hipokampu.

Hipokampus třídí nové informace, rozhoduje o tom, jak „důležité“ jsou (v podstatě, vypadají jako něco, co stojí za zapamatování?), a pak je v případě potřeby zakóduje v mozku vytvořením nových synapsí.

Po čase se neurony, které reprezentují tuto vzpomínku, přesunou do mozkové kůry k dlouhodobému uložení, přičemž jejich spojení se posilují pokaždé, když se ke vzpomínce dostaneme.

Moderní metody záznamu a manipulace s mozkovou aktivitou však nedávno tuto teorii postavily na hlavu.

V roce 2017 vědci z Massachusettského technologického institutu pod vedením Takašiho Kitamury prokázali, že krátkodobé a dlouhodobé vzpomínky se ve skutečnosti tvoří současně.

Kitamurův tým použil nové techniky, které zahrnovaly optogenetiku, což je způsob zapínání a vypínání buněk pomocí světla, spolu se značením jednotlivých paměťových buněk. Tým naučil myši bát se určité komory tím, že jim při vstupu do ní dal malý elektrický šok.

Bezprostředně po tréninku byli vědci schopni pozorovat, že se vzpomínky na šok vytvářejí jak v hipokampu, tak v prefrontální kůře, což je oblast hned za čelem.

Paměťové buňky v prefrontální kůře však zůstaly v klidu. Stopa paměti tam však rozhodně byla – když tým tyto buňky uměle stimuloval, myš ztuhla, stejně jako když byly aktivní paměťové buňky hipokampu a když se myš přirozeně setkala s komorou.

Spíše než aby paměť postupně migrovala z hipokampu do kůry, ukázalo se, že už tam byla. Během dvou týdnů změnily paměťové buňky kůry tvar a aktivitu a nakonec se samy aktivovaly, když se myši setkaly s komorou, a v té chvíli se hipokampální paměťové buňky odmlčely.

Takto sofistikované metody analýzy lidského mozku nám budou i nadále pomáhat pochopit zdravou paměť, stejně jako to, co se děje, když je zpustošena nemocí.

Alzheimerova choroba zůstává hlavní příčinou demence, kterou ve Velké Británii trpí více než půl milionu lidí. Tato nemoc ničí životně důležitá spojení mezi neurony, což vede ke ztrátě paměti a zmatenosti. Přes veškerou snahu stále neexistuje žádný lék.

Existují však způsoby, jak můžete svou paměť zlepšit. Výzkum profesorky Eleanor Maguireové z University College London ukázal, že mozky nejlepších pamětníků světa se anatomicky nijak neliší od mozků ostatních: paměťoví šampioni pouze využívají starobylou techniku zvanou „metoda loci“.

Chcete-li si zapamatovat velké množství předmětů, rozmístěte je po „myšlenkovém paláci“. Může to být jakékoli místo, které dobře znáte. Chcete-li si na předměty vzpomenout, stačí se vydat po své trase a vyzvednout je.

Jedná se o trik, který usnadňuje pozdější vyvolání čehokoli. Vyzkoušejte si to sami: ukáže se, že každý se může stát superpamětníkem.

• Tento článek poprvé vyšel v 314. čísle časopisu BBC Focus

.