Hol alakulnak ki az emlékek, és honnan tudjuk?

Emlékek nélkül elvesznénk. Ezek azok a szálak, amelyek összetartják az életünket, összekötik azt, hogy kik voltunk és kik vagyunk.

De csak nemrég állt össze a mögöttük álló rendkívüli agytudomány – egy történet, amely amnéziásokat, gondolatpalotákat és kísértetkarneválokat foglal magába.

Az egyik első analógiánk az emlékezet megértéséhez az ókori Görögországból származik, ahol Platón az emlékeket egy viasztáblára vésett rajzokhoz hasonlította, és kedvenc tanítványa, Arisztotelész ezt használta tovább saját írásaiban.

A felejtés, mondta Arisztotelész, gyermekkorban azért következett be, mert a viasz túl puha volt, idősebb korban pedig azért, mert túl kemény.

Számára az emlékek nem az agyban, hanem az egész testben helyezkedtek el. Úgy vélte, hogy az agy csupán azért van jelen, hogy hűtse a forró szívet – lelkünk székhelyét.

A tendencia, hogy a szívet az aggyal szemben előnyben részesítették, évszázadokon át folytatódott – részben az emberi agy boncolásának egyházi tilalma miatt. Valójában csak a 17. században kezdték felismerni, hogy az agynak egyáltalán van gondolkodási képessége.

Hermann Ebbinghaus német filozófus volt az, aki a 19. század végén úttörő szerepet játszott a memória első tudományos vizsgálatában. Őt kevésbé érdekelte, hogy az emlékek hol helyezkednek el az agyban, sokkal inkább az, hogy hogyan működik az emlékezet.

Leghíresebb kísérleteiben Ebbinghaus több mint 2000 képtelen szóból álló listát állított össze, mint például a “kaf” vagy a “nid”, amelyeket aztán memorizált, majd idővel megpróbált felidézni. Felfedezte, hogy hajlamosak vagyunk exponenciális módon felejteni – vagyis a tanulás után hamarosan sokat felejtünk, majd idővel egyre lassabban felejtünk.

A pszichológiában az emlékezet három típusát is osztályozta: az érzékszervi emlékezet, a rövid távú emlékezet és a hosszú távú emlékezet – ezeket a címkéket ma is használják.

Az érzékszervi emlékezet az első emléktípus, amely az agyunkba kerül: a másodperc töredékéig tart. A ruhád érintése a bőrödön, a máglya illata. Ha nem foglalkozunk ezzel az emlékkel, akkor végleg eltűnik. Ha azonban egy kicsit elgondolkodunk rajta, akkor a rövid távú memóriánkba lökhetjük.

Ezt állandóan használjuk, anélkül, hogy észrevennénk. Például csak azért érti meg, hogy mi történik a mondat végén, mert emlékszik arra, hogy mi történt az elején.

A rövid távú memóriánk állítólag körülbelül hét elemre képes, amelyeket körülbelül 15-30 másodpercig tudunk a fejünkben tartani. Ezeknek az elemeknek a begyakorlása lenne a módja annak, hogy átvigyük őket a hosszú távú memóriánkba – az emlékek hosszú távú tárolására szolgáló, látszólag határtalan raktárunkba.

Az elme elmélete

A következő évtizedekben mások továbbfejlesztették a memóriával kapcsolatos ismereteinket. Az egyik legnagyobb hatással Frederic Bartlett brit pszichológus volt.

1914-ben kísérletsorozatot végzett, amelyben arra kérte a diákokat, hogy olvassanak el egy történetet, és ismételjék vissza emlékezetből.

Azzal, hogy elemezte, hogyan változik a történet napok, hónapok és évek során, előállt azzal a (ma már bizonyított) elmélettel, hogy az emlékek az események tökéletlen rekonstrukciói. Szerinte valójában az eredeti megfigyelésnek csak egy kis részére emlékszünk, és a hiányokat kulturális utalásokkal és személyes ismeretekkel töltjük ki.

Az emberi emlékezet működésének növekvő felismerése ellenére azonban sok kérdés maradt. Hol tárolódnak az emlékek? Hogyan néz ki egy emlék? Ezekre a kérdésekre Karl Lashley amerikai pszichológus egész pályafutását azzal töltötte, hogy megpróbált választ adni.

A legfontosabb kísérletei során a patkányok agykéregének – az agy összehajló, külső rétegének, amely szerepet játszik a megismerésben, az érzékszervi észlelésben, a döntéshozatalban és egy sor más kulcsfontosságú funkcióban – meghatározott területein kereste az emlékezet nyomait.

1935-től kezdve szisztematikusan károsította az agykéreg meghatározott területeit, mielőtt vagy miután egy patkányt arra tanítottak, hogy megtalálja a kiutat egy labirintusból. De nem számított, hogy az agy melyik részét távolították el, a patkányok továbbra is jobban emlékeztek arra, hogyan kell kijutni a labirintusból, mint azok a patkányok, amelyeket eleve nem képeztek ki.

Lashley arra következtetett, hogy a tanulási és emlékezési képességünknek az agy számos részén kell eloszlania, nem pedig egyetlen régióban rejlenie.

Egy bizonyos beteg bizonyult kulcsfontosságúnak ehhez az elképzeléshez: egy Henry Molaison nevű fiatalember.

Mivel élete nagy részében súlyos epilepsziás rohamoktól szenvedett, Molaison beleegyezett egy drasztikus kísérleti kezelésbe. 1953-ban a sebészek lyukakat fúrtak az agyába, és kiszívták a rohamokért felelős területeket – az agy két oldalán lévő, hippokampusznak nevezett csikóhal alakú régiót

A műtét sikeres volt, mivel nagyrészt megszüntette a rohamokat, de Molaison mély amnéziával maradt, képtelen volt új hosszú távú emlékeket létrehozni.

Molaison azonban a műtét előtti néhány évig emlékezett a múltja nagy részére. Később kiderült, hogy képes volt procedurális emlékeket is kialakítani, a hosszú távú memória egy olyan típusát, amely azért felelős, hogy tudja, hogyan kell valamit csinálni, például biciklizni.

Molaison memóriazavarai bebizonyították, hogy a hippokampusz létfontosságú a legtöbb új emlék létrehozásában, de magukat az emlékeket máshol tárolják az agyban.

A kutatók, köztük Suzanne Corkin neurológus professzor, a következő 46 évben továbbra is rendszeresen tesztelték Molaisont – bár Molaison számára minden egyes nap, amikor beszéltek, olyan volt, mint az első. “Ez egy vicces dolog” – mondta Molaison Corkinnak. “Csak élsz és tanulsz. Én élek, te pedig tanulsz.”

Noha Molaison nagy szerepet játszott abban, hogy meggyőzte a kutatóközösséget arról, hogy a memória nem az agy egyetlen agyi régió felelőssége, nem adott választ arra a kérdésre, hogyan alakul ki egy emlékezet.

Új idegsejtek, amelyek együtt tüzelnek, együtt drótoznak

Még 1906-ban Camillo Golgi és Santiago Ramón y Cajal közösen kaptak Nobel-díjat a sejtfestési technikában elért eredményeikért, amelyek bemutatták a neuron anatómiáját.

Munkájuknak köszönhetően a tudósok tudták, hogy az agyban több millió neuron van, amelyek elektromos impulzusok formájában üzeneteket továbbítanak egymásnak. Amikor egy impulzus eléri az egyik neuron végét, az a neurotranszmittereknek nevezett kémiai hírvivő anyagok felszabadulását okozza, amelyek átjutnak a résen vagy szinapszison, és rácsatlakoznak egy szomszédos neuronra.

Ezáltal a második neuron többé-kevésbé valószínűvé teszi, hogy a saját impulzusát elsüsse. De hogy ezek a neuronok hogyan alakítják ki a hosszú távú emlékeket, még mindig rejtély volt

Bővebben az agyról és az emlékezetről:

• Kulcskísérlet
• Idővonal

Ez egészen 1949-ig így maradt, amikor Donald Hebb közzétette a múlt század egyik legnagyobb hatású idegtudományi elméletét. Azt írta, hogy bármely két olyan agysejt, amely egyidejűleg ismételten aktív, hajlamos lesz “társulni”.

Az anatómiájuk és fiziológiájuk úgy változik, hogy új kapcsolatokat alakítanak ki, vagy a meglévőket erősítik. Az egyikben lévő aktivitás, mondta, később elősegíti a másikban lévő aktivitást. Ezt gyakran úgy foglalják össze, hogy “az együtt tüzelő neuronok összekapcsolódnak.”

Egyszerűen fogalmazva, ha két fogalom, mondjuk egy rózsa illata és a neve, ismételten egyidejűleg stimulálja a hozzájuk tartozó neuronokat az agyban, akkor ezek a neuronok megváltoztatják alakjukat, és megerősítik ezt a kapcsolatot.

A rózsa illatával kapcsolatos neuronok most nagyobb valószínűséggel fogják stimulálni a rózsa nevéért felelős neuronokat

Ez – mondta Hebb – az a folyamat, amely a hosszú távú emlékek tárolásának hátterében áll. Az ilyen emlékek azért maradnak fenn, mert immár a neuronarchitektúránk egyedi részét képezik. Minél többször idézzük fel őket, annál erősebbé és maradandóbbá válik az emlék.

Ezzel nagyjából egy időben Wilder Penfield kanadai sebész bemutatta, hogyan lehet az agykéreg egyes részeinek stimulálásával emléket előidézni.

Epilepsziás embereket operált, akik a műtét alatt ébren voltak. Miközben az egyik nőt műtötte, az agykéregben a hippokampusz fölött elhelyezkedő területet stimulálta.

A páciense megszólalt: “Azt hiszem, egy anyát hallok, aki a kisfiát hívja valahol, úgy tűnik, mintha valami olyasmi történt volna évekkel ezelőtt a környéken, ahol lakom.”

Penfield újra ingerelte a pontot, és ismét felkiáltott az anya hangja. Kicsit balra mozdította az ingerületet, és a nő hirtelen újabb hangokat hallott. Késő este volt, mondta az asszony, és egy karneválról jöttek.”

“Rengeteg nagy szekér van ott, amelyekkel behozzák az állatokat.”

A Penfield által alkalmazott apró lökések mintha rég elfeledett emlékeket elevenítettek volna fel – mintha egy poros albumba nyúltak volna, és találomra elővettek volna egy fényképet.

• Instant Genius: Az agy
• A memória függhet a napszaktól, sugallja az egereken végzett vizsgálat
• A gyermekkori nehézségek összefüggnek a későbbi memóriacsökkenéssel
• Hogyan hatnak a pszichedelikus szerek az agyra?

Az emlékek felidézése egy titokzatos folyamat, amelyet még mindig nem értünk teljesen. Az akkor még a Washingtoni Egyetemen dolgozó Elizabeth Loftus professzornak köszönhetően azonban tudjuk, hogy a visszaemlékezésünk nem mindig pontos.

A 90-es években kimutatta, hogy hamis emlékeket lehet beültetni az emberek elméjébe. Meggyőzte az embereket hamis fojtogatásokról, majdnem megfulladásokról, sőt démoni megszállásokról is. Kimutatta, hogy a fáradtság, a drogok és az alacsony IQ mind befolyásolhatják, hogy mennyire valószínű, hogy valaki hajlamos hamis emlékeket kialakítani.

Munkája egészen rendkívüli dolgot tárt fel: hogy emlékeink, ha egyszer kialakultak, nem rögzülnek. Minden egyes alkalommal, amikor előhívunk egy emléket, megerősítjük azokat az idegi pályákat, amelyek létrehozták azt, és ezáltal megerősítjük és megszilárdítjuk azt az emléket, így az tartósabban rögzül az elménkben.

De e visszahívási folyamat során egy rövid időre az emlékezetünk képlékennyé válik – képesek vagyunk átformálni és néha beszennyezni azt.

A hippokampusz: ahol az emlékek kialakulnak

A képalkotó eljárások fejlődésével a kutatások ismét arra összpontosítottak, hogy pontosan meghatározzák, az agyban hol tárolódnak az emlékek. Ma már tudjuk, hogy a hippokampusz működésbe lép, hogy összeragassza egyetlen emlék különböző aspektusait.

Amikor az emberek megpróbálnak új asszociációkat megtanulni és később felidézni azokat, azok, akiknek a hippokampuszában a legtöbb aktivitás keletkezett az asszociációk tanulása közben, a jövőben a legjobban tudják azokat felidézni.

Mintha eleve jobban összeragasztották volna őket.

A kirakós összes darabját összerakva a kutatók úgy gondolták, hogy elég jó elméletük van a memóriáról: feltételezték, hogy minden beérkező információ rövid ideig a kéregben kerül feldolgozásra, mielőtt a hippokampuszban összefutna.

A hippokampusz átválogatja az új információt, eldönti, hogy mennyire “fontos” (lényegében olyan dolognak tűnik-e, amire érdemes emlékezni), majd szükség esetén új szinapszisok kialakításával kódolja az agyban.

Az emléket reprezentáló neuronok idővel az agykéregbe vándorolnak hosszú távú tárolásra, és kapcsolataik minden alkalommal megerősödnek, amikor hozzáférünk az emlékhez.

Az agyi aktivitás rögzítésének és manipulálásának fejlett módszerei azonban nemrég a feje tetejére állították ezt az elméletet.

2017-ben a Massachusetts Institute of Technology kutatói Takashi Kitamura vezetésével kimutatták, hogy a rövid és hosszú távú emlékek valójában egyszerre alakulnak ki.

Kitamura csapata új technikákat alkalmazott, amelyek az optogenetikát – a sejtek fény segítségével történő be- és kikapcsolását – és az egyes memória sejtek jelölését foglalták magukban. A csapat úgy képezte ki az egereket, hogy féljenek egy bizonyos kamrától, hogy egy kis áramütést adtak nekik, amikor beléptek a kamrába.

Közvetlenül a képzés után a kutatók látták, hogy a hippokampuszban és a prefrontális kéregben, a homlok mögött elhelyezkedő területen is kialakulnak a sokkról szóló emlékek.

A prefrontális kéregben azonban a memória sejtjei némák maradtak. Az emlékezet nyoma azonban határozottan ott volt – amikor a kutatócsoport mesterségesen stimulálta ezeket a sejteket, az egér lefagyott, ugyanúgy, mint amikor a hippokampusz memóriasejtjei aktívak voltak, és amikor az egér természetes módon találkozott a kamrával.

Ahelyett, hogy az emlékezet fokozatosan vándorolt volna a hippokampuszból az agykéregbe, úgy tűnt, hogy már ott volt. Két hét alatt a kéreg memóriasejtjei megváltoztatták alakjukat és aktivitásukat, és végül maguktól aktívvá váltak, amikor az egerek találkoztak a kamrával, és ekkor a hippokampusz memóriasejtjei elhallgattak.

Az emberi agy elemzésének ilyen kifinomult módszerei továbbra is segítenek majd megérteni az egészséges memóriát, valamint azt, hogy mi történik, ha azt betegség pusztítja.

Az Alzheimer-kór továbbra is a demencia vezető oka, az Egyesült Királyságban több mint félmillió embert érint. A betegség tönkreteszi az idegsejtek közötti létfontosságú kapcsolatokat, ami memóriavesztéshez és zavartsághoz vezet. Legjobb erőfeszítéseink ellenére még mindig nincs gyógymód.

Vannak azonban módszerek, amelyekkel javíthatja memóriáját. A University College London Eleanor Maguire professzorának kutatása kimutatta, hogy a világ legjobb memóriaművelőinek agya anatómiailag semmiben sem különbözik bárki másétól: a memóriabajnokok csupán egy ősi technikát alkalmaznak, amelyet “a loci módszerének” neveznek.

Azért, hogy nagyszámú tárgyra emlékezzünk, helyezzük el őket egy “gondolatpalota” körül. Ez lehet bármilyen hely, amit jól ismersz. A tárgyak felidézéséhez egyszerűen követed az utadat, és felveszed őket.

Ez egy olyan trükk, amely megkönnyíti bárminek a későbbi felidézését. Próbáld ki magad: kiderül, hogy bárkiből lehet szuper memorizáló.

• Ez a cikk először a BBC Focus magazin 314. számában

jelent meg.