Hvor dannes minderne, og hvordan kan vi vide det?

Og uden erindringer ville vi være fortabte. De er de tråde, der holder vores liv sammen, og som forbinder den, vi var, med den, vi er.

Men vi har først for nylig samlet den ekstraordinære hjernevidenskab bag dem – en historie, der tager amnesikere, sindpaladser og spøgelseskarnevaler med.

En af vores første analogier til at forstå hukommelse stammer fra det antikke Grækenland, hvor Platon sammenlignede erindringer med ætsninger på en vokstavle, og hans yndlingselev, Aristoteles, fortsatte med at bruge dette i sine egne skrifter.

Glemthed, sagde Aristoteles, opstod i barndommen, fordi voksen var for blød, og hos ældre, fordi den var for hård.

For ham var erindringer ikke placeret i hjernen, men i hele kroppen. Han mente, at hjernen kun var til stede for at køle det varme hjerte – sæde for vores sjæl.

Tendensen til at foretrække hjertet frem for hjernen fortsatte i århundreder – blandt andet på grund af kirkens forbud mod at dissekere den menneskelige hjerne. Faktisk var det først i det 17. århundrede, at man begyndte at indse, at hjernen overhovedet havde en evne til at tænke.

Det var den tyske filosof Hermann Ebbinghaus, der var banebrydende for den første videnskabelige undersøgelse af hukommelse i slutningen af det 19. århundrede. Han interesserede sig mindre for, hvor hukommelsen lå i hjernen, og mere for, hvordan hukommelsen fungerer.

I sine mest berømte eksperimenter lavede Ebbinghaus en liste med mere end 2.000 nonsensord som f.eks. “kaf” eller “nid”, som han gik i gang med at lære udenad og derefter forsøgte at genkalde sig med tiden. Han opdagede, at vi har en tendens til at glemme på en eksponentiel måde – det vil sige, at vi glemmer meget kort tid efter at have lært noget, og at vi derefter glemmer langsommere over tid.

Han klassificerede også tre typer hukommelse i psykologien: sensorisk hukommelse, korttidshukommelse og langtidshukommelse – betegnelser, der stadig bruges i dag.

Sensorisk hukommelse er den første form for hukommelse, der kommer ind i hjernen: Den varer et splitsekund. Berøringen af dit tøj mod din hud, duften af et bål. Medmindre vi er opmærksomme på denne erindring, forsvinder den for altid. Men hvis du tænker lidt over det, vil du skubbe det ind i din korttidshukommelse.

Du bruger det hele tiden uden at være klar over det. Du kan f.eks. kun forstå, hvad der sker i slutningen af denne sætning, fordi du husker, hvad der skete i begyndelsen.

Vores korttidshukommelse siges at have en kapacitet til omkring syv ting, som kan holdes i hukommelsen i omkring 15 til 30 sekunder. At øve disse ting ville være en måde at overføre dem til vores langtidshukommelse – vores tilsyneladende ubegrænsede lager til lagring af minder på lang sigt.

Theorier om sindet

I løbet af de følgende årtier fortsatte andre med at fremme vores forståelse af hukommelsen. En af de mest indflydelsesrige var den britiske psykolog Frederic Bartlett.

I 1914 udførte han en række eksperimenter, hvor han bad studerende læse en historie og gentage den fra hukommelsen.

Gennem at analysere, hvordan historien ændrede sig i løbet af dage, måneder og år, fremførte han den (nu beviste) teori om, at erindringer er ufuldkomne rekonstruktioner af begivenheder. Han sagde, at vi faktisk kun husker en lille del af den oprindelige observation og udfylder hullerne med kulturelle referencer og personlig viden.

Men på trods af en voksende erkendelse af, hvordan den menneskelige hukommelse fungerer, var der stadig mange spørgsmål. Hvor lagres minderne? Hvordan ser en hukommelse ud? Det var spørgsmål, som den amerikanske psykolog Karl Lashley brugte hele sin karriere på at forsøge at besvare.

Hans vigtigste eksperimenter gik ud på at lede efter spor af hukommelse i specifikke områder af rotternes hjernebark – det foldede, ydre lag af hjernen, der spiller en rolle i kognition, sanseopfattelse, beslutningstagning og en lang række andre nøglefunktioner.

Fra 1935 og frem beskadigede han systematisk specifikke områder af hjernebarken, før eller efter at en rotte blev trænet til at finde vej ud af en labyrint. Men uanset hvilken del af hjernen, der blev fjernet, fortsatte rotterne med at huske, hvordan de kom ud af labyrinten bedre end rotter, der aldrig var blevet trænet i første omgang.

Lashley konkluderede, at vores evne til at lære og huske må være fordelt på mange dele af hjernen i stedet for at ligge i et enkelt område.

En bestemt patient viste sig at være nøglen til denne idé: en ung mand ved navn Henry Molaison.

Han havde lidt af alvorlige epileptiske anfald det meste af sit liv, og Molaison indvilligede i en drastisk eksperimentel behandling. I 1953 borede kirurger huller i hans hjerne og sugede de områder ud, der var ansvarlige for anfaldene – et søhesteformet område på hver side af hjernen kaldet hippocampus

Operationen var en succes, idet den stort set helbredte hans anfald, men Molaison blev efterladt med dyb amnesi og ude af stand til at skabe nye langtidshukommelser.

Molaison kunne dog huske det meste af sin fortid op til et par år før operationen. Det blev senere opdaget, at han også kunne danne proceduremæssige erindringer, en type langtidshukommelse, der er ansvarlig for at vide, hvordan man gør noget, f.eks. at cykle.

Molaisons hukommelsesproblemer viste, at hippocampus var afgørende for at skabe de fleste nye erindringer, men at selve erindringerne blev lagret andre steder i hjernen.

Forskere, herunder neurovidenskabsmand professor Suzanne Corkin, fortsatte med at teste Molaison regelmæssigt i løbet af de næste 46 år – selv om hver dag, de talte sammen, for Molaison var som den første. “Det er en sjov ting”, sagde Molaison til Corkin. “Man lever og lærer bare. Jeg lever, og du lærer.”

Og selv om Molaison var medvirkende til at overbevise forskersamfundet om, at hukommelse ikke kun var et ansvarsområde i hjernen, var det ikke et svar på spørgsmålet om, hvordan en hukommelse dannes.

Neuroner, der skyder sammen, har ledninger sammen

Tilbage i 1906 havde Camillo Golgi og Santiago Ramón y Cajal i fællesskab fået Nobelprisen for fremskridt inden for teknikker til cellefarvning, der påviste neuronernes anatomi.

Takket være deres arbejde vidste forskerne, at der var millioner af neuroner i hjernen, der videregiver beskeder til hinanden i form af elektriske impulser. Når en impuls når en ende af en neuron, forårsager den frigivelse af kemiske budbringere kaldet neurotransmittere, som passerer over kløften, eller synapsen, og hægter sig på en naboneuron.

Dette gør den anden neuron mere eller mindre tilbøjelig til at affyre sin egen impuls. Men hvordan disse neuroner dannede langtidshukommelser var stadig et mysterium

Læs mere om hjernen og hukommelse:

• Nøgleeksperiment
• Tidslinje

Det forblev sådan indtil 1949, hvor Donald Hebb offentliggjorde en af de mest indflydelsesrige teorier inden for neurovidenskaben i det forgangne århundrede. Han skrev, at to hjerneceller, der gentagne gange er aktive på samme tid, vil have en tendens til at blive “associeret”.

Deres anatomi og fysiologi vil ændre sig, så de danner nye forbindelser eller styrker eksisterende forbindelser. Aktiviteten i den ene, sagde han, vil efterfølgende lette aktiviteten i den anden. Du vil ofte finde dette sammenfattet som “neuroner, der skyder sammen, kobler sig sammen.”

Simpelt sagt, hvis to begreber, lad os sige duften af en rose og dens navn, gentagne gange stimulerer deres respektive neuroner i hjernen på samme tid, vil disse neuroner ændre form og styrke denne forbindelse.

Neuroner, der er forbundet med duften af en rose, vil nu med større sandsynlighed stimulere neuroner, der er ansvarlige for dens navn

Dette, sagde Hebb, er den proces, der ligger til grund for lagring af langtidshukommelser. Sådanne erindringer holder ved, fordi de nu er en unik del af din neuronale arkitektur. Jo mere de bliver genkaldt, jo stærkere og mere permanent bliver hukommelsen.

Omtrent samtidig demonstrerede den canadiske kirurg Wilder Penfield, hvordan man ved at stimulere dele af hjernebarken kunne fremkalde en hukommelse.

Han opererede mennesker med epilepsi, som var vågne under operationen. Mens han opererede en kvinde, stimulerede han et område, der lå over hippocampus, i hjernebarken.

Hans patient talte: “Jeg tror, jeg hører en mor kalde sin lille dreng et sted, det ser ud til at være noget, der skete for mange år siden i det kvarter, hvor jeg bor.”

Penfield stimulerede stedet igen, og endnu en gang råbte moderens stemme op. Han flyttede stimulansen en smule til venstre, og pludselig hørte kvinden flere stemmer. Det var sent om aftenen, sagde hun, og de kom fra et tivoli.

“Der er masser af store vogne, som de bruger til at trække dyrene ind.”

De små stød af aktivitet, som Penfield anvendte, syntes at vække lang glemte minder til live – som at gribe ned i et støvet album og plukke et foto tilfældigt.

• Instant Genius: Hjernen
• Hukommelse kan afhænge af tidspunktet på dagen, viser en undersøgelse af mus
• Hårde forhold i barndommen er forbundet med hukommelsestab senere i livet
• Hvordan påvirker psykedeliske stoffer hjernen?

Hukommelse af minder er en mystisk proces, som stadig ikke er fuldt forstået. Takket være professor Elizabeth Loftus, der dengang arbejdede på University of Washington, ved vi imidlertid, at vores erindring ikke altid er præcis.

I 1990’erne påviste hun, at falske erindringer kunne implanteres i menneskers hjerner. Hun overbeviste folk om falske kvælninger, nær drukneulykker og endda dæmoniske besættelser. Hun viste, at træthed, stoffer og lav IQ alle kunne påvirke, hvor sandsynligt det er, at en person er i risiko for at danne falske erindringer.

Hendes arbejde afslørede noget helt ekstraordinært: at vores erindringer, når de først er dannet, ikke er faste. Hver gang vi henter et minde frem, styrker vi de neurale baner, der har skabt det, og derved forstærker og konsoliderer vi dette minde, så det sætter sig mere permanent fast i vores hukommelse.

Men i et kort tidsrum under denne hentningsproces bliver vores hukommelse formbar – vi er i stand til at omforme den og nogle gange forurene den.

Hippocampus: hvor minderne dannes

Med de fremskredne billeddannelsesteknikker har forskningen igen fokuseret på at finde ud af, hvor i hjernen minderne gemmes. Vi ved nu, at hippocampus træder i aktion for at lime forskellige aspekter af en enkelt erindring sammen.

Når folk forsøger at lære nye associationer og genkalde dem senere, er de personer, hvis hippocampus genererede mest aktivitet, mens de lærte associationerne, bedst til at genkalde dem i fremtiden.

Det er, som om de limede dem bedre sammen i første omgang.

Ved at lægge alle brikkerne i puslespillet troede forskerne, at de havde en ret god teori om hukommelse: De formodede, at al indkommende information kortvarigt behandles i cortex, inden den samles i hippocampus.

Hippocampus sorterer de nye oplysninger og beslutter, hvor “vigtige” de er (i det væsentlige: ligner de noget, der er værd at huske?), hvorefter de om nødvendigt kodes i hjernen ved at danne nye synapser.

Med tiden vil de neuroner, der repræsenterer denne hukommelse, vandre ind i hjernebarken til langtidsopbevaring, idet deres forbindelser styrkes, hver gang vi får adgang til hukommelsen.

Men avancerede metoder til at registrere og manipulere hjerneaktivitet har for nylig vendt op og ned på denne teori.

I 2017 viste forskere fra Massachusetts Institute of Technology under ledelse af Takashi Kitamura, at kort- og langtidshukommelser faktisk dannes samtidig.

Kitamuras hold brugte nye teknikker, der involverede optogenetik, som er en måde at tænde og slukke celler på ved hjælp af lys, sammen med mærkning af individuelle hukommelsesceller. Holdet trænede musene til at frygte et bestemt kammer ved at give dem et lille elektrisk stød, når de gik ind i det.

Umiddelbart efter træningen kunne forskerne se, at der blev dannet erindringer om stødet i både hippocampus og den præfrontale cortex, et område lige bag panden.

Men hukommelsescellerne i den præfrontale cortex lå imidlertid stille. Et spor af hukommelsen var der dog helt sikkert – når holdet stimulerede disse celler kunstigt, frøs musen, ligesom den gjorde, når hippocampus-hukommelsescellerne var aktive, og når musen naturligt stødte på kammeret.

Snarere end at hukommelsen gradvist vandrede fra hippocampus til cortex, viste det sig, at den allerede var der. I løbet af to uger ændrede cortex-hukommelsescellerne form og aktivitet og blev til sidst aktive af sig selv, når musene mødte kammeret, hvorefter de hippocampale hukommelsesceller blev tavse.

Sådanne sofistikerede metoder til analyse af den menneskelige hjerne vil fortsat hjælpe os med at forstå sund hukommelse, samt hvad der sker, når den hærges af sygdom.

Alzheimers er fortsat den førende årsag til demens og rammer mere end en halv million mennesker i Storbritannien. Sygdommen ødelægger de vitale forbindelser mellem neuroner, hvilket fører til hukommelsestab og forvirring. På trods af vores bedste indsats findes der stadig ingen kur.

Der er dog måder, hvorpå du kan forbedre din hukommelse. Forskning foretaget af professor Eleanor Maguire fra University College London har vist, at hjernerne hos verdens bedste hukommelseskyndige ikke adskiller sig anatomisk fra alle andres: hukommelsesmestrene benytter sig blot af en ældgammel teknik kaldet “loci-metoden”.

For at huske et stort antal ting skal du placere dem rundt om et “mind palace”. Dette kan være et hvilket som helst sted, som du kender godt. Hvis du vil huske genstandene, skal du blot følge din rute tilbage og samle dem op.

Det er et trick, der gør det lettere at huske noget på et senere tidspunkt. Prøv det selv: Det viser sig, at alle kan blive en super husker.

• Denne artikel blev første gang bragt i nummer 314 af BBC Focus magazine