Kan forskare "hacka" minne?
Modern vetenskap ger oss oändliga möjligheter att hjälpa våra kroppar och våra sinnen att hålla sig friska, men vissa nyare vetenskapliga syften har också varit centrum för kontroverser. En av dessa är forskarnas intresse av att manipulera minnen. Är denna bedrift möjlig, och i så fall varför skulle vi vilja uppnå det?
Våra minnen utgör så mycket av vem vi är, och de saker vi minns kan ofta definiera vår upplevelse av världen.
Och medan positiva minnen kan hjälpa oss att växa och blomstra, har negativa minnen inte alltid sådana välkomna effekter.
Ibland kan obehagliga minnen vara en del av en inlärningskurva - att bli skållad med kokande vatten innebär att nästa gång vi blir mer försiktiga när vi hanterar vattenkokaren.
Men det finns också minnen som verkligen är traumatiska, och att komma ihåg dem kan leda till nöd och allvarliga psykiska hälsotillstånd, såsom posttraumatisk stressstörning (PTSD).
Studiet av minne - bildning, återkallande och glömska - väcker mycket uppmärksamhet och nyfikenhet bland neurovetenskapsmän, psykologer och till och med forskare från humaniora, eftersom det fortfarande finns så mycket vi inte förstår helt om processerna kring minnet.
Och medan vi fortfarande behöver ta reda på mer om hur minnen bildas i hjärnan, har forskare på senare år börjat undersöka möjligheten att manipulera minnen - särskilt negativa - för att se om de kan försvaga eller ta bort dem helt.
I denna Spotlight-funktion tittar vi kort på varför vi kommer ihåg och varför vi naturligtvis glömmer. Vi undersöker också några studier som har grävt in i minnesmanipulation och förklarat hur forskare syftar till att uppnå det och varför.
Minnet återkallas och glömmer
När hjärnan kodar information lagras dessa data i grupper av nervceller som synapsar - eller länkar som tillåter hjärnceller att "kommunicera" - kopplas ihop.
Forskare förknippar vanligtvis starkare synapser med ett bättre minne, och hjärnan "uppdaterar" ständigt synaptiska kopplingar, bildar nya eller förstärker gamla, när nya minnen bygger eller vi uppdaterar äldre.
Men synapser kan också bli svagare om de inte aktiveras tillräckligt ofta, och hjärnan tappar ofta en del av dessa anslutningar helt. Således kan glömma ske naturligt och faktiskt hävdar forskare att glömma är en viktig del av att lära sig och skapa nya minnen.
Medicinska nyheter idag talade med Sam Berens, Ph.D., som för närvarande är forskningsassistent vid University of York i Storbritannien, och han förklarade för oss att naturlig glömska kan bero på några olika skäl.
”Glömning inträffar eftersom det inte skulle vara energieffektivt att på obestämd tid behålla alla minnen som vi bildar varje dag”, förklarade han och tillade att det “också verkar vara en naturlig följd av neurogenes - processen som skapar nya hjärnceller till stöd för framtida lärande. ”
”På grund av detta kan rensa gamla och oanvända minnen vara direkt relaterade till vår förmåga att lära oss nya saker”, sa han MNT.
Men forskare fortsätter att utforska de många komplikationer som gör att minnet återkallas och bildas. Till exempel är inte alla våra minnen korrekta, och ibland ”implementerar” hjärnan glömska som en försvarsmekanism.
Minnesöverensstämmelse och distorsion
Tidigare forskning har visat att sociala interaktioner kan påverka människors minne av en händelse, liksom vad andra människor kommer ihåg - eller påstår sig komma ihåg - om samma händelse.
Enligt en rapport i tidskriften Vetenskap, "Överensstämmelse kan förekomma i två former, som ursprungligen förmedlar liknande, uttryckligt beteende men är fundamentalt annorlunda." Dessa är:
- Privat överensstämmelse, där "en individs minne kan verkligen förändras av socialt inflytande, vilket resulterar i långvariga, ihållande minnesfel."
- Offentlig överensstämmelse, där ”individer kan välja att följa utåt och tillhandahålla ett konto som passar andras, men inre upprätthålla säkerhet i sitt eget ursprungliga minne.”
Men medan allmänhetens överensstämmelse inte faktiskt påverkar en individs egna minnesuppfattningar, kan engagemang i denna process leda till att personen påverkar andras minne av händelsen.
Samtidigt noterar författarna i rapporterna att ”minnesöverensstämmelse också kan tjäna ett adaptivt syfte eftersom socialt lärande ofta är effektivare och mer exakt än individuellt lärande”, vilket inte alltid är tillförlitligt.
Till exempel, som studier har visat, kan minnesprocessen innebära att originalminnet skrivs om - med minnet i det minnet - så att originalminnet förvrängs.
En studie som visas i Journal of Neuroscience kallar detta ”hämtningsinducerad distorsion” och förklarar att distorsionen kan inträffa antingen på grund av att hämtningsprocessen modifierade minnet, ”eller för att det ledde till bildandet av nya [...] associationer” som “ fastnade, så att säga, till det ursprungliga minnet.
”Ett minne är inte bara en bild som produceras av tiden som reser tillbaka till den ursprungliga händelsen - det kan vara en bild som är något förvrängd på grund av tidigare tider du kom ihåg det”, säger Donna Bridge, en av studieförfattarna.
”Minnen är inte statiska. Om du kommer ihåg något i sammanhanget med en ny miljö och tid, eller om du ens är på ett annat humör, kan dina minnen integrera den nya informationen. ”
Donna Bridge
Glömmer som en anpassningsbar mekanism
Utöver frågorna kring hur vi kommer ihåg de saker som vi kommer ihåg finns det också problemet med varför vi glömmer, och vissa forskare noterar att glömma ibland sker som en adaptiv mekanism.
Ett sätt på vilket glömma kan vara anpassningsbart, berättade Berens MNT, är att, genom att släppa irrelevanta detaljer, kan våra hjärnor bättre återkalla viktig information.
”[M] y eget arbete föreslår att glömma specifika detaljer i en händelse gör att vi kan fokusera på den större bilden och dra ut allmänna mönster som kan förutsäga framtiden,” förklarade han.
”Att till exempel tänka på exakt vilka träd i skogen som bär den mest utsökta frukten är bara användbart tills du har ätit all den frukten. Istället för att komma ihåg de specifika träden kan det vara bäst att komma ihåg det allmänna området i en skog som har de bästa träden. ”
Sam Berens, Ph.D.
"Ibland handlar det om att glömma specifika detaljer [...] och suddiga ihop många upplevelser för att få fram ett allmänt mönster", fortsatte Berens.
Forskaren konstaterade också att ett annat sätt att glömma kan vara till hjälp är att placera negativa minnen utom räckhåll så att de är mindre oroande för den person de påverkar.
"Minnen för känslomässiga eller traumatiska händelser förlorar sin känslomässiga ton över tiden", säger Berens, och "detta kan hjälpa oss att omvärdera och lära av tidigare erfarenheter utan att behöva omuppleva alla tillhörande känslor samtidigt."
Störa påträngande minnen
Men vad händer när traumatiska minnen kvarstår och dyker upp igen? Experter kallar detta ”påträngande återupplevelse av trauma”, och det är en kärnfunktion i PTSD.
Individer som upplever PTSD kan spontant komma ihåg ett traumatiskt minne eller känna sig som om de går tillbaka till det sammanhang som skapade traumat.
Denna effekt kan orsaka personen svår ångest och leda till oregelbundna beteenden som en hanteringsstrategi.
Av den anledningen har vissa forskare undrat vilken metod de kan ta för att försvaga eller manipulera negativa minnen och minska deras effekt. Och vi vet redan att det är möjligt att störa ett minne och förhindra att det stelnar.
"[M] emories kan försvagas aktivt efter bildandet", berättade Berens och förklarade att detta är "en process som skiljer sig från att glömma."
”För det första verkar det finnas ett tidsfönster efter minnesbildningen där minnen är särskilt svaga och känsliga för störningar - där motstridig information kan skriva över innehållet i ett minne. [...] Minnen kan också försvagas av den enkla hämtningsakten ... Ja, bara att minnas ett minne gör det mer mottagligt för att försvagas, förvrängas eller raderas. ”
Sam Berens, Ph.D.
Berens förklarade vidare att läkemedlet Propranolol, som läkare kan ordinera för PTSD, redan går något mot att försvaga obehagliga minnen för att dämpa deras effekt.
"Så här används Propranolol för att hjälpa patienter med PTSD", förklarade han och tillade att "[först] patienten påminner om traumat, vilket försvagar minnet, så ges Propranolol, vilket hindrar känslorna från att återupptas kodat som ett nytt minne. ”
Ändå letar forskare fortfarande efter andra sätt att störa minnesbildningen och minnet. Sådana studier kan inte bara hitta nya behandlingar för PTSD och andra fenomen som fobier, men de kan också avslöja ny information om hur minnesrelaterade hjärnmekanismer fungerar.
Studerar minnesmanipulation
För att försöka förstå huruvida vi artificiellt kan manipulera minnen eller inte, försökte ett team av forskare från Massachusetts Institute of Technology i Cambridge först sätta in falska minnen hos möss.
Denna första studie, som dök upp i Vetenskap 2013 använde en optogenetisk teknik för att manipulera bildandet av ett "hybridminne" i mössens hjärna. Denna metod kräver användning av ljusstrålar för att aktivera nervceller som forskare har konstruerat för att svara på denna stimulans.
I studien använde teamet som leddes av professor Susumu Tonegawa optogenetiska metoder för att synkronisera två grupper av neuroner - en i hippocampus, som aktiverade ett rumsligt minne och en i amygdala, som aktiverade ett rädslaminne.
Experimentet lyckades - mössen började associera rädsla med ett utrymme där de faktiskt aldrig hade haft en dålig upplevelse.
I en ytterligare studie av samma team - som de publicerade i Natur 2014 - Tonegawa och kollegor lyckades använda samma teknik för att "stänga av" negativa föreningar i hjärnan hos möss.
En annan studie som visas i PLOS One samma år fann att forskare kunde stoppa dåliga minnen från att återkonsolideras i hjärnan hos råttor genom att administrera xenongas - en bedövningsmedel - vid precis rätt ögonblick.
Hjärnor från människor mot djur
Men är sådana studier på djur verkligen ett tecken på vad som skulle hända i människans hjärna under liknande omständigheter?
Berens berättade att även om det verkligen finns vissa avvikelser mellan mänskliga hjärnor och hjärnor hos icke-mänskliga däggdjur som forskare vanligtvis arbetar med, likheterna är tillräckligt starka för att ge oss en god uppfattning om hur mänskliga hjärnor skulle fungera i samma sammanhang.
"Vi liknar verkligen icke-mänskliga däggdjur som möss och råttor på många viktiga sätt", förklarade Berens för MNT. "Samma minnesbildning och konsolideringsprocess som hjälper oss att lära oss läsa och skriva fungerar också hos råttor och möss med endast mycket små skillnader", sa han.
Mer nyligen, dock, som vi rapporterade om MNT bara förra månaden har ett forskargrupp som spänner över tre länder tagit steget att försöka försvaga negativa minnen hos människor.
I sina senaste experiment exponerade forskarna volontärer för obehagligt innehåll, så att de först kunde bilda de oönskade minnena. Sedan bad de deltagarna att komma ihåg dessa minnen, att utlösa processen för minneskonsolidering.
Men vid den tiden administrerade laget ett bedövningsmedel - propofol - till några av deltagarna. De fann att volontärerna efter detta ingripande inte längre kunde komma ihåg det obehagliga innehållet som de hade memorerat tidigare.
Detta ledde till att forskarna drog slutsatsen att sedering, i vissa fall åtminstone kan bidra till att störa rekonsolideringen av traumatiska minnen hos människor, om de levereras - som med den tidigare studien på råttor - vid rätt tidpunkt.
Denna process kan vara en bra metod för att minska effekten av traumatiska minnen hos människor som påverkas av sådana påträngande tankar.
”Minnen värmer upp dig från insidan. Men de sönder dig också, skriver författaren Haruki Murakami i romanen Kafka på stranden, och vi har fortfarande ett sätt att lära oss hur vi bäst kan använda våra minnen för tillväxt och förhindra att de blir ett hinder.
