Cara kerja ingatan seseorang cukup rumit. Bagaimana cara kerja memori manusia?

Ilmuwan mencoba meningkatkan daya ingat manusia dengan impuls listrik

Semua informasi yang disimpan "di kepala" kami anggap remeh. Namun, pada kenyataannya, mekanisme memori sangat kompleks sehingga para ilmuwan gagal untuk memahaminya sepenuhnya. Namun demikian, penemuan-penemuan baru dibuat hampir setiap tahun.

foto fb.ru

Sebanyak 200 elektroda ditanamkan ke dalam otak lebih dari dua puluh pasien epilepsi (mereka adalah gangguan memori yang paling umum diamati), para ilmuwan di University of Pennsylvania menanamkan total 200 elektroda. Kemudian mereka mulai merangsang pusat yang bertanggung jawab untuk memori dengan impuls listrik. Pada saat yang sama, setiap elektroda juga bekerja dalam mode perekaman, mendaftarkan hingga seribu indikator per detik. Ini membantu tidak hanya untuk melacak prosesnya, tetapi juga untuk mengembangkan algoritme "pengobatan" individual untuk setiap pasien. Hasilnya - hafalan meningkat sebesar 15%. Sementara para ilmuwan berada di awal jalan. Tujuan utamanya adalah untuk mengembangkan perangkat yang secara kondisional dapat disebut "alat pacu jantung". Kenapa tidak?

Setiap orang berbeda

Memori adalah kemampuan untuk menyimpan informasi dan juga mereproduksinya. Itu melekat pada semua makhluk yang memiliki sistem saraf, tetapi setiap spesies memiliki nuansa tersendiri. Misalnya, coelenterata - ubur-ubur dan ctenophora - hanya memiliki refleks penjumlahan sederhana (jangka pendek). Pada arthropoda, memori adalah program reaksi yang sudah jadi terhadap kondisi lingkungan. Cephalopoda, burung dan mamalia sudah memiliki kemampuan memori yang cukup baik. Tetapi orang-orang diberkahi dengan mekanisme memori yang paling sempurna. Selain itu, itu "terikat" dengan karakteristik individu. Misalnya, sudah di masa kanak-kanak dapat dikatakan apakah ingatan anak akan gambar, ingatan asosiatif atau abstrak mendominasi. Dalam hal ini, seringkali kekurangan dari satu jenis memori dapat dikompensasi oleh yang lain.

Sangat gugup...

Otak mengandung 86 miliar sel saraf yang mengirimkan impuls melalui kontak khusus - sinapsis. Ilmuwan Jepang memperkenalkan partikel cahaya terkecil ke dalam otak manusia dan merekam prosesnya dalam video. Semakin intens pekerjaan berpikir (misalnya, ketika memecahkan masalah matematika), semakin aktif neuronnya. Mereka bergerak lebih cepat dan lebih cepat dalam aliran yang berkelanjutan, agak mengingatkan pada amuba (genus protozoa uniseluler mikroskopis). Ternyata ungkapan terkenal "gerakkan otakmu" memiliki makna langsung.

Memori sendiri dapat dibagi menjadi beberapa jenis. Yang pertama adalah langsung, yang berlangsung beberapa detik. Biasanya Anda berjalan menyusuri jalan, melihat-lihat dan langsung melupakan apa yang Anda lihat, bukan? Memori jangka pendek memungkinkan kita untuk mengingat sesuatu selama beberapa jam. Tetapi jika informasi itu sangat berguna, ia akan masuk ke dalam bentuk memori jangka panjang, di mana ia disimpan dari beberapa hari hingga seumur hidup.

Raksasa Pikiran

Memori jangka panjang terbentuk kira-kira 5-8 jam setelah diterimanya informasi penting. Dalam hal ini, protein dengan struktur molekul khusus terbentuk, dan jaringan saraf terpisah muncul. Ketika perlu untuk mengingat sesuatu, materi yang "direkam" di berbagai titik dalam rantai dipanggil dan kemudian dibentuk menjadi plot yang bermakna.

Jumlah koneksi saraf meningkat dalam proses tumbuh dewasa. Jadi, seorang anak kecil memiliki neuron, tetapi praktis tidak ada koneksi di antara mereka. Mereka mulai muncul hanya dalam proses mengetahui dunia di sekitar kita. Jika kita bandingkan otak manusia dengan komputer, ia bisa menyimpan hingga 7 juta megabyte. Ada banyak, tetapi tidak ada satu orang pun dalam sejarah yang diketahui benar-benar mencapai tingkat kecerdasan seperti itu (ini tentang cara menghafal semua buku yang tersedia di Perpustakaan Nasional).

Seiring bertambahnya usia, perubahan alami terjadi di otak - jumlah sel saraf berkurang, koneksi melemah. Anda dapat menunda kali ini. Semuanya dimulai dengan tidur dan nutrisi yang tepat. Misalnya, makanan yang miskin protein dan vitamin mengurangi kemampuan daya ingat. Dan dimasukkannya makanan kaya magnesium, kalsium, dan asam glutamat ke dalam makanan, sebaliknya, meningkatkannya. Efek buruk pada memori dan gaya hidup tidak aktif. Dan, sebaliknya, dia "menyukai" perubahan kesan, komunikasi dengan orang-orang, kegiatan di luar ruangan, dan olahraga. Jadi ternyata lari bisa lari bukan hanya dari serangan jantung, tapi juga dari sklerosis.

PENASARAN

Kim Peak Amerika, prototipe protagonis film "Rain Man", memiliki ingatan yang fenomenal. Dia menghafal 98% dari semua informasi yang dia baca, dan dia secara bersamaan dapat membaca halaman kanan dengan mata kanannya, dan dengan mata kirinya yang kiri dalam penyebaran buku. Tapi Kim lahir dengan hernia craniocerebral, kerusakan pada otak kecil dan tidak adanya corpus callosum (bagian yang menghubungkan belahan otak). Jelas bahwa hal-hal seperti itu tidak mengarah pada bakat. Namun, seperti yang ditemukan para ilmuwan, kasus Kim Peak adalah unik - karena tidak adanya corpus callosum, neuron menciptakan koneksi baru, yang menyebabkan peningkatan memori berganda justru karena struktur patologis.

KOMPETEN

Vladimir Kulchitsky, Akademisi, Deputi Direktur Penelitian di Institut Fisiologi National Academy of Sciences:

Studi ilmiah mengkonfirmasi bahwa tidur yang tepat diperlukan untuk fungsi normal otak dan terutama mekanisme memori manusia. Lagi pula, bertentangan dengan kepercayaan populer tentang tidur sebagai kedamaian yang tenang, ini hanyalah salah satu keadaan otak kita yang paling aktif. Ada banyak contoh (khususnya, Dmitry Mendeleev dengan tabel periodiknya) ketika dalam mimpi para ilmuwan menemukan ide-ide penemuan ilmiah. Salvador Dali tertidur sambil duduk, memegang kunci berat di tangannya. Begitu cengkeramannya mengendur saat tertidur, kuncinya terlepas dan membangunkannya dengan raungan. Seniman percaya bahwa ini membantunya menggambar pemikiran dan ide baru untuk lukisan dari keadaan batas antara tidur dan terjaga. Dan berapa banyak legenda tentang mimpi kenabian yang ada!

Pernahkah Anda bertanya-tanya mengapa anak kecil di bawah usia tiga tahun tidur begitu banyak? Faktanya adalah bahwa pada tahun-tahun pertama kehidupan, aliran berbagai informasi dan kesan seperti itu menimpa anak sehingga otak membutuhkan waktu untuk memprosesnya. Agar memori jangka pendek berubah menjadi memori jangka panjang, kontak interneuronal baru harus dibentuk, dan pembentukannya paling baik dilakukan selama "aktivitas mengantuk" sel saraf. Jika kita menyatakan prosesnya secara sederhana, maka ada sistematisasi (seolah-olah "memilah di rak") dari segala sesuatu yang terjadi pada kita selama periode terjaga. "Melakukan" bagian otak yang disebut hippocampus ini. Dialah yang bertanggung jawab untuk memastikan bahwa informasi tidak hanya dikirim ke alamat tertentu, tetapi juga "diarsipkan" di departemen terkait. Jadi, jika tidak mematuhi rejimen harian yang optimal (dan biasanya, rata-rata orang harus tidur setidaknya selama tujuh jam), proses ini dilanggar, terjadi kegagalan. Dan karena kesalahan cenderung menumpuk, ini berdampak negatif pada mekanisme memori secara umum, dan seringkali pada kesehatan manusia.

Namun, ada beberapa contoh tokoh terkemuka yang konon membutuhkan sedikit waktu untuk tidur. Misalnya, diyakini bahwa Napoleon Bonaparte tidur tidak lebih dari empat jam. Namun, bagi saya tampaknya pernyataan-pernyataan ini hanya sebagian benar. Memang, untuk beberapa waktu seseorang dapat (karena keadaan hidup) ada dalam ritme yang ekstrim. Tetapi tidak mungkin untuk hidup seperti ini sepanjang waktu - otak tidak dapat menahan beban berlebih. Pengamatan menunjukkan bahwa orang-orang seperti itu (untuk semua kejeniusan mereka) hidup jauh lebih sedikit daripada yang lain. Dan, sebagai suatu peraturan, mereka dibedakan oleh jiwa yang tidak stabil. Omong-omong, artikel ilmiah telah muncul tentang hubungan antara kurang tidur dan kejadian penyakit Alzheimer.

Dan sebaliknya, pengamatan para centenarian menunjukkan bahwa mereka semua makan dengan benar, mengamati rutinitas sehari-hari dan menjalani gaya hidup aktif.

ingatan manusia sangat ekonomis. Jika otak menyimpan semua faktor menjengkelkan dan semua informasi, semua hal kecil sehari-hari, maka kemungkinan besar otak akan meledak atau, karena paparan berlebihan terhadap rangsangan, kita akan menjadi tidak berdaya.

Otak membedakan dan menyeleksi informasi baru agar dapat bekerja lebih efisien. Dan pilihan ini dibuat oleh otak setiap orang secara individual. Memori hanya menyimpan hal-hal yang kita anggap penting dan yang kita proses secara sadar dan emosional. Dengan demikian, perasaan memainkan peran penting dalam proses penyimpanan informasi dalam memori.. Apa yang disebut sistem limbik bertanggung jawab untuk ini, yang, menurut struktur otak, terletak langsung di bawah korteks serebral. Sistem limbik, pusat indera dan otak, juga mencakup hipokampus "detektor baru", yang mengevaluasi informasi yang masuk dari sudut pandang emosional. Tidak ada informasi baru yang berkaitan dengan fakta atau memori biografis yang masuk ke memori jangka panjang tanpa melewati sistem limbik, yang berfungsi sebagai filter, hanya mencari informasi yang dibutuhkan, mengaitkannya dengan perasaan, dan kemudian mendistribusikannya ke korteks serebral. . Semakin sering proses ini terjadi, semakin kuat diwarnai secara emosional, semakin cepat informasi ini dipelajari dan semakin lama akan disimpan dalam memori.

Kebaruan, makna, dan intensitas pewarnaan emosional adalah faktor penentu dalam apa yang kita simpan dalam ingatan kita. Peristiwa emosional yang kuat diproses secara berbeda dari yang kecil, fakta-fakta asing dianggap lebih buruk daripada pengalaman pribadi. Informasi netral, seperti materi sekolah biasa, harus diproses secara sadar, diulang, diubah, ditambah dan hanya dihafal. Prinsipnya berlaku Pertama masuk terakhir keluar“, artinya: apa yang dipelajari seseorang pertama kali paling diingat. Informasi baru hanya setelah penjelasan sadar dapat disimpan untuk waktu yang lama dalam memori.

Dengan demikian, ungkapan "untuk mentransfer pengetahuan" adalah salah. Pengetahuan tidak dapat sepenuhnya ditransfer, tetapi harus dibangun ke dalam memori setiap orang melalui sistem koneksi sarafnya sendiri. Goethe mengucapkan ungkapan yang luar biasa: "Anda perlu mendapatkan pengetahuan Anda untuk memilikinya!".

Hanya karena otak kita sangat ekonomis dan memiliki banyak filter, bagaimanapun, tidak berarti bahwa penyimpanan kita yang besar, memori jangka panjang kita, bisa penuh. Korteks serebral memiliki jumlah memori yang sangat besar. Dan semakin kita jenuh, semakin cepat dan baik otak kita dapat berpikir dan mengingat informasi baru.

Putri saya naik ke kelas satu dan dihadapkan pada kenyataan bahwa peraturan harus dihafal. Sangat sulit baginya pada awalnya. Bahkan jika dia bisa mengulang seluruh teks dalam satu jam pertama setelah menghafal, maka beberapa informasi akan hilang kemudian. Dan saya ingat aturan ini dari sekolah.

Kemudian jenius kecil saya mengajukan pertanyaan yang sepenuhnya logis dan bijaksana: "Mengapa saya tidak dapat mengingat aturan yang saya pelajari hari ini, dan Anda masih mengetahuinya?". Saya tidak terburu-buru untuk menjawab - saya memutuskan untuk mempelajari teorinya dan membandingkannya dengan pengalaman hidup.

Saya memulai penelitian saya dari dasar. Apa itu memori? Di mana memori manusia disimpan? Bagaimana struktur memori?

Menurut definisi, itu adalah proses berpikir yang terdiri dari komponen-komponen berikut: menghafal, menyimpan, mereproduksi, dan melupakan.

Bagaimana cara kerja memori? Itu terbentuk sepanjang hidup dan menyimpan pengalaman hidup kita. Secara fisik, proses tersebut dapat digambarkan dengan munculnya koneksi baru antara sejumlah besar neuron otak.

Proses di otak tidak sepenuhnya dipahami, dan para ilmuwan melanjutkan penelitian di bidang tubuh manusia ini.

Lokasi memori manusia masih diperdebatkan. Sampai saat ini, telah terbukti bahwa area otak berikut bertanggung jawab atas bagian kesadaran ini: hipokampus subkortikal, hipotalamus, talamus, dan korteks serebral.

Tempat penyimpanan utama adalah hipokampus dan korteks. Hippocampus terletak di lobus temporal di kedua sisi otak. Untuk pertanyaan belahan otak mana yang bertanggung jawab atas memori, kita dapat dengan aman menjawab bahwa keduanya, hanya lobus kanan yang "mengendalikan" data faktual dan linguistik, dan lobus kiri mengontrol kronologi peristiwa kehidupan.

Munculnya koneksi saraf disebabkan oleh kerja reseptor organ indera: penglihatan, rasa, penciuman, sentuhan dan pendengaran. Otak menangkap semua impuls listrik dari mereka, dan momen paling terang yang menyebabkan emosi kuat (misalnya, cinta pertama) diingat dengan lebih baik.

Dengan demikian, emosi manusia mempengaruhi ingatan.

Pada setiap orang, dominasi properti memori melalui organ indera adalah mungkin.

Misalnya, beberapa mempelajari teks dengan baik dari buku teks saat membaca, yang lain lebih baik mendengar teks dari orang lain, yang lain memiliki ingatan yang sangat baik untuk bau, dan sebagainya.

Berbagai faktor eksternal dan internal mempengaruhi "kualitas" memori kita. Ada banyak alasan yang menyebabkan pelanggaran proses ini.

Penyebab internal termasuk penanganan informasi yang salah di area berikut:

• menghafal - agar informasinya tidak dilupakan, Anda harus bekerja dengannya;
• gangguan - sejumlah besar informasi baru menyebabkan lupa informasi penting yang diperoleh sebelumnya;
• represi - ingatan negatif dilupakan lebih cepat;
• distorsi - menghafal dan mereproduksi informasi terjadi dengan latar belakang perasaan dan emosi kita, oleh karena itu pemrosesan semacam itu membuat data menjadi subyektif;
• kesalahan penyimpanan dan reproduksi - jika data diingat dengan kesalahan atau ketidakakuratan, atau tidak sepenuhnya, maka reproduksinya akan salah.

Alasan eksternal juga cukup:

1. Kelainan genetik (misalnya, autisme).
2. Gangguan hormonal (termasuk diabetes mellitus, patologi tiroid).
3. Kondisi dan penyakit depresi atau stres (neurosis, skizofrenia).
4. Kelelahan tubuh yang disebabkan oleh terlalu banyak pekerjaan, insomnia, penyakit, pola makan yang buruk, alkoholisme, merokok, mengonsumsi obat-obatan tertentu (misalnya, benzodiazepin).
5. Perubahan terkait usia (penyakit Alzheimer).

Terutama merugikan, selain penyakit dan cedera, kecanduan alkohol memengaruhi daya ingat. Diketahui bahwa bahkan satu penggunaan alkohol menyebabkan gangguan, dan dalam alkoholisme ada penghancuran koneksi saraf di hipokampus, pelanggaran sirkulasi otak, dan terjadinya beri-beri.

Semua ini menyebabkan hilangnya kemampuan untuk mengasimilasi informasi baru.

Kondisi akut seperti stroke dan serangan jantung juga dapat menyebabkan kerusakan koneksi saraf, dan konsekuensinya bisa sangat besar, dan pemulihan membutuhkan banyak waktu, tenaga, dan kesabaran. Terkadang semua upaya tidak berhasil.

Hippocampus mengandung zat - asetilkolin - yang bertanggung jawab untuk transmisi impuls dari satu neuron ke neuron lainnya. Kekurangannya menyebabkan gangguan memori. Fenomena ini terutama diamati pada usia tua dan menyebabkan penyakit Alzheimer.

Struktur

Sebuah studi panjang tentang bagaimana memori manusia bekerja mengarah pada penciptaan klasifikasi rinci. Salah satu kriterianya adalah lamanya penyimpanan informasi. Menurutnya, jenis memori berikut dapat dibedakan:

• instan (sentuh);
• jangka pendek;
• operasional;
• jangka panjang.

Sesaat dicirikan oleh fakta bahwa informasi ditetapkan oleh reseptor organ indera, tetapi tidak dapat diproses. Itu, pada gilirannya, dibagi menjadi ikonik (persepsi visual) dan gema (persepsi pendengaran).

Contoh tampilan ikonik - Anda melihat spanduk dengan iklan dan nomor telepon di jalan, dalam sedetik Anda tidak akan mengingat nomor ini. Tampilan gema juga dapat dilihat di iklan, tetapi Anda tidak melihat nomor teleponnya, tetapi mendengarnya di radio. Memori instan memungkinkan Anda untuk menyimpan informasi hingga 5 detik.

Jangka pendek adalah konsekuensi dari persepsi tunggal dan reproduksi langsung. Jika kita ambil contoh dengan aturan untuk kelas satu, ketika anak perempuan membacanya suku demi suku satu kali tanpa pengulangan. Dia akan dapat menyimpan aturan dalam memori untuk jangka waktu dari 5 detik sampai satu menit.

Hippocampus bertanggung jawab untuk memori jangka pendek. Buktinya adalah fakta bahwa ketika hipokampus rusak (selama operasi, misalnya), seseorang segera melupakan peristiwa yang baru saja terjadi padanya, tetapi mengingat informasi yang dikumpulkan sebelum kerusakan.

Memori kerja sama dengan memori jangka pendek, tetapi informasi disimpan hanya dalam periode penggunaannya. Misalnya, anak perempuan membaca aturan dan menggunakannya untuk menyelesaikan latihan dari pekerjaan rumah, dan kemudian lupa.

Tipe ini memungkinkan seseorang untuk dengan cepat memecahkan masalah di sini dan sekarang dan melupakan informasi yang tidak perlu nanti.

Jangka panjang disimpan di korteks serebral. Ini berkembang bersamaan dengan jangka pendek dan merupakan konsekuensinya. Setelah menghafal berulang-ulang dan menerapkan informasi yang ada di dalam memori jangka pendek, itu tetap di otak, yaitu di korteks serebral, untuk waktu yang lama atau bahkan seumur hidup.

Ini adalah contoh di mana aturan yang dipelajari di kelas satu dan diterapkan selama 11 tahun sekolah diingat selamanya. Memori jangka panjang membutuhkan partisipasi semua sumber kesadaran: mental, sensual dan intelektual.

Hanya informasi yang sadar dan penuh makna yang dapat mengambil tempat dalam memori jangka panjang seseorang.

Struktur memori disederhanakan sebagai berikut: menghafal - penyimpanan - reproduksi. Saat menghafal, koneksi saraf baru dibangun.

Berkat koneksi ini, kami mengingat (mereproduksi) informasi. Ingatan dapat diambil dari ingatan jangka panjang dengan sendirinya atau di bawah pengaruh rangsangan pada bagian otak tertentu (misalnya, hipnosis).

Lamanya penyimpanan informasi dipengaruhi oleh perhatian seseorang terhadap yang terakhir. Semakin banyak perhatian terfokus, semakin lama informasi akan disimpan.

Melupakan juga merupakan bagian integral dari memori. Proses ini diperlukan untuk membongkar sistem saraf pusat dari ingatan yang tidak perlu.

Kesimpulan

Sekarang saya bisa menjawab pertanyaan putri saya:

1. Memori adalah proses dari beberapa komponen yang terpisah. Untuk menghafal informasi, Anda perlu memahaminya, mengulanginya berkali-kali dan menerapkannya secara berkala dalam praktik. Ini disebabkan oleh sifat-sifat tertentu dari otak dan, karenanya, keberadaan beberapa jenis memori.
2. Penting untuk mengetahui di mana memori disimpan untuk memahami apa yang bergantung pada menghafal aturan. Itu ditemukan di otak dengan sejumlah besar neuron. Untuk memperbaiki informasi di korteks serebral, perlu untuk membuat koneksi saraf yang kuat.
3. Mengetahui cara kerja memori akan membantu mengembangkannya, dan menikmati proses ini.

Bagian dari kesadaran ini terhubung dengan indra, sehingga Anda dapat mengamati bagaimana teks itu diingat dengan lebih baik: saat membaca atau dengan telinga.

Proses menghafal juga berhubungan dengan intelek: semakin banyak kita belajar, semakin mudah hafalan yang diberikan nantinya.

Penghafalan yang berhasil dikaitkan dengan keadaan mental seseorang: suasana hati yang tertekan dapat mengganggu prosesnya; semakin positif emosi, minat yang ditunjukkan seseorang terhadap informasi, semakin hati-hati dia mempelajarinya, dan semakin baik dia mengingatnya.

Jadi, penting untuk memiliki sikap positif. Untuk anak-anak, Anda dapat menciptakan kondisi permainan untuk menarik perhatian.

Kebutuhan untuk pengembangan

Perangkat memori manusia menunjukkan hubungan dengan kecerdasan. Dengan mengembangkannya, kita mengembangkan kecerdasan.

Seseorang yang mencurahkan banyak waktu untuk menghafal dan memahami menjadi lebih penuh perhatian dan terorganisir, ia mengembangkan semua jenis pemikiran, imajinasi, dan kreativitas. Selain itu, pelatihan otak semacam itu mencegah penyakit terkait usia yang terkait dengan gangguan memori.

Bergantung pada tujuan pelatihan menghafal, ada tiga area penggunaan:

1. Arahan rumah tangga - diperlukan untuk menghilangkan kelupaan di tingkat rumah tangga (misalnya, secara berkala melupakan telepon di rumah).
2. Alami - ketika pelatihan memori dikombinasikan dengan gaya hidup sehat, dan hasilnya dapat digunakan di bidang aktivitas manusia apa pun.
3. Buatan adalah penggunaan mnemonik, yang perkembangannya memungkinkan Anda mengingat sejumlah besar berbagai informasi.

Tidak masalah metode mana yang Anda pilih, tetapi jika setidaknya salah satunya dipelajari, maka ini sudah menjadi langkah menuju perbaikan diri dan kesempatan untuk melangkah lebih jauh. Keterampilan yang tak ternilai ini pasti akan berguna dalam bidang kehidupan apa pun, membuat Anda sukses dan bahagia.

Misteri ingatan manusia adalah salah satu masalah ilmiah utama abad ke-21, dan itu harus dipecahkan dengan upaya bersama para ahli kimia, fisikawan, ahli biologi, fisiologi, matematikawan, dan perwakilan dari disiplin ilmu lainnya. Dan meskipun kita masih jauh dari sepenuhnya memahami apa yang terjadi pada kita ketika kita "mengingat", "melupakan" dan "mengingat lagi", penemuan penting beberapa tahun terakhir menunjukkan cara yang benar.

Salah satu masalah utama neurofisiologi adalah ketidakmampuan untuk melakukan eksperimen pada manusia. Namun, bahkan pada hewan primitif, mekanisme dasar ingatan serupa dengan kita.

Pavel Balaban

Saat ini, bahkan jawaban atas pertanyaan mendasar - apa itu memori dalam ruang dan waktu - sebagian besar terdiri dari hipotesis dan asumsi. Jika kita berbicara tentang ruang, masih belum begitu jelas bagaimana memori diatur dan di mana tepatnya di otak itu berada. Ilmu-ilmu ini menunjukkan bahwa unsur-unsurnya ada di mana-mana, di setiap bidang "materi abu-abu" kita. Terlebih lagi, informasi yang sama dapat direkam dalam memori di tempat yang berbeda.

Misalnya, telah ditetapkan bahwa memori spasial (ketika kita mengingat lingkungan tertentu untuk pertama kalinya - ruangan, jalan, lanskap) dikaitkan dengan wilayah otak yang disebut hipokampus. Ketika kita mencoba mengeluarkan situasi ini dari ingatan, katakanlah, sepuluh tahun kemudian, ingatan ini sudah akan diambil dari area yang sama sekali berbeda. Ya, memori dapat bergerak di dalam otak, dan tesis ini paling baik diilustrasikan dengan eksperimen yang pernah dilakukan dengan ayam. Dalam kehidupan anak ayam yang baru menetas, pencetakan memainkan peran besar - pembelajaran instan (dan penempatan dalam memori adalah pembelajaran). Misalnya, seekor ayam melihat benda bergerak besar dan segera "mencetak" di otak: ini adalah ibu ayam, Anda harus mengikutinya. Tetapi jika, setelah lima hari, bagian otak yang bertanggung jawab untuk mencetak dikeluarkan dari ayam, ternyata ... keterampilan yang dihafal belum hilang. Dia pindah ke area lain, dan ini membuktikan bahwa ada satu gudang untuk hasil belajar langsung, dan satu lagi untuk penyimpanan jangka panjang.

Kami ingat dengan senang hati

Tetapi lebih mengejutkan lagi bahwa tidak ada urutan yang jelas dari pemindahan memori dari operasional ke permanen, seperti yang terjadi di komputer, di otak. Memori kerja, memperbaiki sensasi langsung, secara bersamaan memicu mekanisme memori lainnya - jangka menengah dan jangka panjang. Tetapi otak adalah sistem yang intensif energi dan karena itu mencoba mengoptimalkan pengeluaran sumber dayanya, termasuk memori. Oleh karena itu, alam telah menciptakan sistem multi-tahap. Memori kerja dengan cepat terbentuk dan dengan cepat dihancurkan - ada mekanisme khusus untuk ini. Tetapi peristiwa yang benar-benar penting dicatat untuk penyimpanan jangka panjang, sementara kepentingannya ditekankan oleh emosi, sikap terhadap informasi. Pada tingkat fisiologi, emosi adalah aktivasi sistem modulasi biokimia yang paling kuat. Sistem ini melepaskan hormon-mediator yang mengubah biokimia memori ke arah yang benar. Di antara mereka, misalnya, adalah berbagai hormon kesenangan, yang namanya tidak terlalu mengingatkan neurofisiologi seperti pada kronik kriminal: ini adalah morfin, opioid, cannabinoid - yaitu, zat narkotika yang diproduksi oleh tubuh kita. Secara khusus, endocannabinoid dihasilkan langsung di sinapsis, persimpangan sel saraf. Mereka mempengaruhi efektivitas kontak ini dan dengan demikian "mendorong" perekaman informasi ini atau itu dalam memori. Zat lain dari sejumlah hormon mediator dapat, sebaliknya, menekan proses pemindahan data dari memori kerja ke memori jangka panjang.

Mekanisme emosional, yaitu penguatan biokimia memori, sekarang sedang dipelajari secara aktif. Satu-satunya masalah adalah bahwa penelitian laboratorium semacam ini hanya dapat dilakukan pada hewan, tetapi seberapa banyak tikus laboratorium dapat memberi tahu kita tentang emosinya?

Jika kita telah menyimpan sesuatu dalam memori, maka terkadang tiba saatnya untuk mengingat informasi ini, yaitu untuk mengekstraknya dari memori. Tetapi apakah kata "ekstrak" benar? Rupanya, tidak banyak. Tampaknya mekanisme memori tidak mengekstrak informasi, tetapi membuatnya kembali. Tidak ada informasi dalam mekanisme ini, sama seperti tidak ada suara atau musik dalam perangkat keras penerima radio. Tetapi semuanya jelas dengan penerima - ia memproses dan mengubah sinyal elektromagnetik yang diterima oleh antena. "Sinyal" seperti apa yang diproses ketika memori diambil, di mana dan bagaimana data ini disimpan, masih sangat sulit dikatakan. Namun, sudah diketahui bahwa ketika mengingat, memori ditulis ulang, dimodifikasi, atau setidaknya ini terjadi pada beberapa jenis memori.

Bukan listrik, tapi kimia

Untuk mencari jawaban atas pertanyaan tentang bagaimana memori dapat dimodifikasi atau bahkan dihapus, penemuan penting telah dibuat dalam beberapa tahun terakhir, dan sejumlah karya telah muncul di "molekul memori".

Faktanya, mereka telah mencoba mengisolasi molekul seperti itu, atau setidaknya pembawa materi pemikiran dan ingatan, selama dua ratus tahun, tetapi tidak banyak berhasil. Pada akhirnya, ahli saraf sampai pada kesimpulan bahwa tidak ada yang spesifik untuk memori di otak: ada 100 miliar neuron, ada 10 kuadriliun koneksi di antara mereka, dan di suatu tempat, dalam skala kosmik ini, memori, pikiran, dan perilaku adalah dikodekan secara seragam. Upaya dilakukan untuk memblokir bahan kimia tertentu di otak, dan ini menyebabkan perubahan memori, tetapi juga perubahan seluruh fungsi tubuh. Baru pada tahun 2006 karya pertama muncul pada sistem biokimia, yang tampaknya sangat spesifik untuk memori. Blokadenya tidak menyebabkan perubahan apa pun dalam perilaku atau kemampuan belajar - hanya hilangnya sebagian memori. Misalnya, ingatan tentang situasi jika pemblokir dimasukkan ke dalam hipokampus. Atau tentang kejutan emosional jika blocker disuntikkan ke dalam amigdala. Sistem biokimia yang ditemukan adalah protein, enzim yang disebut protein kinase M-zeta, yang mengontrol protein lain.

Salah satu masalah utama neurofisiologi adalah ketidakmampuan untuk melakukan eksperimen pada manusia. Namun, bahkan pada hewan primitif, mekanisme dasar ingatan serupa dengan kita.

Molekul bekerja di tempat kontak sinaptik - kontak antara neuron otak. Di sini perlu untuk membuat satu penyimpangan penting dan menjelaskan secara spesifik kontak yang sama ini. Otak sering disamakan dengan komputer, dan oleh karena itu banyak orang berpikir bahwa hubungan antara neuron, yang menciptakan segala sesuatu yang kita sebut pemikiran dan memori, murni bersifat listrik. Tapi tidak. Bahasa sinapsis adalah kimia, di sini beberapa molekul yang dilepaskan, seperti kunci dengan gembok, berinteraksi dengan molekul lain (reseptor), dan baru kemudian proses listrik dimulai. Berapa banyak reseptor spesifik yang akan disampaikan melalui sel saraf ke tempat kontak tergantung pada efisiensi, semakin besar throughput sinaps.

Protein dengan sifat khusus

Protein kinase M-zeta hanya mengontrol pengiriman reseptor melalui sinaps dan dengan demikian meningkatkan efektivitasnya. Ketika molekul-molekul ini diaktifkan secara bersamaan dalam puluhan ribu sinapsis, sinyal dialihkan, dan sifat umum dari jaringan neuron tertentu berubah. Semua ini memberi tahu kita sedikit tentang bagaimana perubahan memori dikodekan dalam perutean ulang ini, tetapi satu hal yang diketahui dengan pasti: jika protein kinase M-zeta diblokir, memori akan dihapus, karena ikatan kimia yang menyediakannya tidak akan berfungsi. "Molekul" memori yang baru ditemukan memiliki sejumlah fitur menarik.

Pertama, ia mampu bereproduksi sendiri. Jika, sebagai hasil pembelajaran (yaitu, menerima informasi baru), sejumlah protein kinase M-zeta terbentuk di sinaps, maka jumlah ini dapat tetap ada untuk waktu yang sangat lama, terlepas dari kenyataan bahwa molekul protein ini terurai dalam tiga sampai empat hari. Dalam beberapa cara, molekul memobilisasi sumber daya sel dan memastikan sintesis dan pengiriman molekul baru ke tempat kontak sinaptik untuk menggantikan yang telah ditinggalkan.

Kedua, salah satu fitur paling menarik dari protein kinase M-zeta adalah pemblokirannya. Ketika para peneliti perlu mendapatkan zat untuk eksperimen memblokir "molekul" memori, mereka hanya "membaca" bagian gennya, di mana penghambat peptidanya sendiri dikodekan, dan mensintesisnya. Namun, penghambat ini tidak pernah diproduksi oleh sel itu sendiri, dan untuk tujuan apa evolusi meninggalkan kodenya dalam genom tidak jelas.

Ciri penting ketiga dari molekul ini adalah bahwa ia dan penghambatnya memiliki penampilan yang hampir sama untuk semua makhluk hidup yang memiliki sistem saraf. Ini menunjukkan bahwa, dalam bentuk protein kinase M-zeta, kita berurusan dengan mekanisme adaptif paling kuno, di mana memori manusia juga dibangun.

Tentu saja, protein kinase M-zeta bukanlah "molekul memori" seperti yang diharapkan para ilmuwan di masa lalu. Ini bukan pembawa materi informasi yang dihafal, tetapi, jelas, itu bertindak sebagai pengatur utama efektivitas koneksi di dalam otak, itu memulai munculnya konfigurasi baru sebagai hasil dari pembelajaran.

Hubungi

Sekarang eksperimen dengan penghambat protein kinase M-zeta, dalam arti tertentu, "menembak di kotak." Substansi disuntikkan ke area tertentu dari otak hewan percobaan dengan jarum yang sangat tipis dan dengan demikian mematikan memori segera di blok fungsional besar. Batas-batas penetrasi pemblokir tidak selalu jelas, serta konsentrasinya di area situs yang dipilih sebagai target. Akibatnya, tidak semua eksperimen di bidang ini memberikan hasil yang tidak ambigu.

Pemahaman yang benar tentang proses yang terjadi dalam memori dapat diperoleh dengan bekerja pada tingkat sinapsis individu, tetapi ini membutuhkan pengiriman pemblokir yang ditargetkan ke kontak antar neuron. Hari ini tidak mungkin, tetapi karena tugas seperti itu dihadapi sains, cepat atau lambat alat untuk menyelesaikannya akan muncul. Harapan khusus ditempatkan pada optogenetika. Telah ditetapkan bahwa sel di mana kemungkinan mensintesis protein fotosensitif dibangun dengan metode rekayasa genetika dapat dikontrol menggunakan sinar laser. Dan jika manipulasi seperti itu pada tingkat organisme hidup belum dilakukan, hal serupa telah dilakukan berdasarkan kultur sel yang ditumbuhkan, dan hasilnya sangat mengesankan.

Ahli saraf dari Kanada dan Amerika Serikat telah menemukan bahwa tidak semua sel saraf yang menerima informasi yang diperlukan untuk ini terlibat dalam menghafal keterampilan sederhana, tetapi hanya sekitar seperempatnya. Neuron mana yang berperan dalam pembentukan memori jangka panjang tergantung pada konsentrasi protein pengatur CREB dalam inti sel. Jika Anda secara artifisial meningkatkan konsentrasi CREB di beberapa neuron, merekalah yang akan mengingatnya. Jika Anda memblokir CREB di beberapa neuron, sel saraf lain akan mengambil alih peran sel memori.

Salah satu pencapaian paling cemerlang dari ilmu saraf di abad ke-20 adalah penguraian mekanisme molekuler memori. Pemenang Nobel Eric Kandel dan rekan-rekannya mampu menunjukkan bahwa untuk pembentukan memori nyata - baik jangka pendek dan jangka panjang - hanya tiga neuron yang terhubung dengan cara tertentu sudah cukup.

Memori dipelajari pada contoh pembentukan refleks terkondisi pada moluska raksasa, kelinci laut Aplysia. Moluska disentuh dengan hati-hati oleh siphon, dan segera setelah ini, ekornya dipukuli dengan kuat. Setelah prosedur seperti itu, moluska bereaksi selama beberapa waktu terhadap sentuhan ringan pada siphon dengan reaksi defensif yang keras, tetapi segera melupakan segalanya (memori jangka pendek). Jika "pelatihan" diulang beberapa kali, refleks terkondisi yang stabil (memori jangka panjang) terbentuk.

Ternyata proses belajar dan menghafal tidak ada hubungannya dengan beberapa hal yang lebih tinggi, ideal atau spiritual, tetapi sepenuhnya dijelaskan oleh peristiwa yang cukup sederhana dan sepenuhnya otomatis pada tingkat neuron individu. Seluruh proses dapat sepenuhnya direproduksi pada sistem paling sederhana dari tiga sel saraf yang terisolasi. Satu neuron (sensorik) menerima sinyal dari siphon (dalam hal ini, terasa sentuhan ringan). Neuron sensorik mengirimkan impuls ke neuron motorik, yang, pada gilirannya, menyebabkan otot-otot yang terlibat dalam reaksi pertahanan berkontraksi (Aplysia menarik insang dan membuang sebagian tinta merah ke dalam air). Informasi tentang pukulan ke ekor berasal dari neuron ketiga, yang dalam hal ini berperan sebagai modulator. Impuls saraf dari satu neuron ke neuron lain ditransmisikan melalui pelepasan zat sinyal (neurotransmitter). Titik-titik kontak interneuronal di mana neurotransmitter dilepaskan disebut sinapsis.

Eric Kandel memenangkan Hadiah Nobel untuk gambar ini. Ini menunjukkan bagaimana memori jangka pendek dan jangka panjang terbentuk dalam sistem paling sederhana dari tiga neuron.

Gambar tersebut menunjukkan dua sinapsis. Yang pertama berfungsi untuk mengirimkan impuls dari neuron sensorik ke neuron motorik. Sinapsis kedua mentransmisikan impuls dari neuron modulasi ke ujung sensorik. Jika pada saat menyentuh siphon, neuron modulasi "diam" (ekor tidak dipukul), sedikit neurotransmitter dilepaskan di sinaps 1, dan neuron motorik tidak bersemangat.

Namun, memukul ekor menghasilkan pelepasan neurotransmitter pada sinaps 2, yang menyebabkan perubahan penting dalam perilaku sinaps 1. Substansi pensinyalan cAMP (cyclic adenosine monophosphate) diproduksi di ujung neuron sensorik. Zat ini mengaktifkan protein pengatur - protein kinase A. Protein kinase A, pada gilirannya, mengaktifkan protein lain, yang pada akhirnya mengarah pada fakta bahwa sinaps 1, ketika neuron sensorik tereksitasi (yaitu, sebagai respons terhadap menyentuh siphon), mulai melepaskan lebih banyak neurotransmiter, dan neuron motorik menyala. Itulah apa itu ingatan jangka pendek: selama ada banyak protein kinase A aktif di ujung neuron sensorik, transmisi sinyal dari siphon ke otot insang dan kantung tinta lebih efisien.

Jika menyentuh siphon disertai dengan pukulan ke ekor berkali-kali berturut-turut, protein kinase A menjadi sangat banyak sehingga menembus inti neuron sensorik. Ini mengarah pada aktivasi protein pengatur lain, faktor transkripsi CREB. Protein CREB “menghidupkan” sejumlah gen yang pada akhirnya menyebabkan sinaps 1 tumbuh (seperti yang ditunjukkan) atau menyebabkan proses tambahan tumbuh di ujung neuron sensorik yang membentuk kontak sinaptik baru dengan neuron motorik. Dalam kedua kasus, efeknya sama: sekarang bahkan sedikit eksitasi neuron sensorik sudah cukup untuk merangsang neuron motorik. Itulah apa itu ingatan jangka panjang. Masih harus ditambahkan bahwa, seperti yang telah ditunjukkan oleh penelitian lebih lanjut, pada hewan tingkat tinggi dan pada Anda dan saya, ingatan didasarkan pada prinsip yang sama seperti di Aplysia.

Setelah pengenalan yang diperlukan ini, Anda dapat beralih ke kisah tentang apa yang sebenarnya ditemukan oleh ahli saraf Kanada dan Amerika. Mereka mempelajari pembentukan refleks terkondisi yang terkait dengan rasa takut pada tikus laboratorium. Refleks paling sederhana dari jenis ini terbentuk di amigdala lateral (LA) - bagian otak yang sangat kecil yang bertanggung jawab atas reaksi tubuh terhadap segala macam rangsangan yang menakutkan. Tikus diajari bahwa setelah suara tertentu terdengar, mereka terkejut. Menanggapi sengatan listrik, mouse membeku: ini adalah reaksi standar ketakutan. Tikus adalah hewan yang cerdas, mereka dapat diajari banyak hal, dan refleks terkondisi mereka terbentuk dengan cepat. Tikus terlatih membeku segera setelah mereka mendengar suara yang menandakan bahaya.

Para ilmuwan telah menemukan bahwa sinyal dari neuron yang merasakan suara datang ke sekitar 70% dari neuron di amigdala lateral. Namun, perubahan yang terkait dengan pembentukan memori jangka panjang (pertumbuhan ujung saraf baru, dll.) pada tikus terlatih hanya terjadi pada seperempat neuron ini (sekitar 18% neuron LA).

Para ilmuwan menyarankan bahwa ada semacam kompetisi antara neuron LA, berpotensi dapat mengambil bagian dalam pembentukan memori jangka panjang, untuk hak untuk menumbuhkan sinapsis baru, dan kemungkinan "keberhasilan" dari satu atau lain neuron tergantung pada konsentrasi protein CREB dalam nukleusnya. Untuk menguji asumsi ini, tikus disuntik mikro dengan virus buatan yang tidak mampu bereproduksi, tetapi mampu menghasilkan protein CREB lengkap atau analog non-fungsional CREB S133A. Gen untuk kedua protein ini, yang dimasukkan ke dalam genom virus, "dijahit" ke gen untuk protein fluoresen hijau ubur-ubur. Akibatnya, inti neuron LA yang dimasuki virus mulai bersinar hijau.

Ternyata sebagai hasil dari mikroinjeksi, virus menembus ke dalam jumlah neuron LA yang kira-kira sama dengan yang terlibat dalam pembentukan refleks terkondisi. Kebetulan ini ternyata cukup nyaman.

Selain tikus normal, tikus mutan digunakan dalam percobaan, di mana gen CREB tidak bekerja. Tikus seperti itu sama sekali tidak memiliki kemampuan untuk belajar, mereka tidak dapat mengingat apa pun. Ternyata pengenalan virus penghasil CREB ke dalam LA tikus tersebut sepenuhnya mengembalikan kemampuan untuk membentuk refleks terkondisi. Tetapi mungkin meningkatkan konsentrasi CREB di beberapa neuron LA hanya meningkatkan respons "beku"?

Untuk menguji ini, percobaan dibuat dengan pembelajaran yang lebih kompleks, di mana mouse harus "menyadari" hubungan antara suara dan sengatan listrik tidak secara langsung, tetapi secara tidak langsung, dan untuk ini perlu mengingat konteks spesifik di mana pembelajaran itu berlangsung. Untuk ini, kerja LA saja tidak cukup, tetapi partisipasi hippocampus juga diperlukan. Dalam situasi ini, tikus mutan tidak dapat mempelajari apa pun, karena tidak ada virus yang disuntikkan ke hipokampus mereka. Oleh karena itu, konsentrasi CREB mempengaruhi memori, dan bukan kecenderungan untuk membeku.

Dengan bantuan serangkaian percobaan tambahan, dimungkinkan untuk membuktikan bahwa neuron LA yang terinfeksi virus terlibat dalam menghafal pada tikus mutan. Pengenalan virus ke LA tikus sehat tidak mempengaruhi kemampuan belajar mereka. Namun, seperti dalam kasus tikus mutan, justru neuron LA yang telah dimasuki virus yang berpartisipasi dalam menghafal.

Virus lain yang menghasilkan CREB S133A membuat neuron yang terinfeksi kehilangan kemampuan untuk mengingat, yaitu, menumbuhkan ujung baru. Para ilmuwan menyarankan bahwa pengenalan virus ini ke LA tikus yang sehat seharusnya tidak mengurangi kemampuan belajar mereka, karena virus hanya menginfeksi sekitar 20% neuron LA, dan neuron lain yang tidak terinfeksi akan mengambil peran "mengingat ". Dan ternyata. Tikus dilatih secara normal, tetapi di antara neuron yang mengambil bagian dalam menghafal, praktis tidak ada yang terinfeksi (yaitu, lampu hijau yang bersinar).

Para ilmuwan melakukan sejumlah eksperimen yang lebih kompleks, yang memungkinkan untuk mengecualikan semua penjelasan lain, kecuali satu - yang sesuai dengan asumsi awal mereka.

Dengan demikian, tidak semua neuron yang menerima informasi yang diperlukan untuk ini (dalam hal ini, informasi "sensorik" tentang suara dan informasi "modulasi" tentang sengatan listrik) berpartisipasi dalam menghafal. Hanya bagian tertentu dari neuron ini, yaitu mereka yang memiliki lebih banyak protein CREB di inti mereka, mengambil peran terhormat sebagai memori. Ini, secara umum, logis, karena konsentrasi CREB yang tinggi dalam nukleus hanya membuat neuron semacam itu paling "cenderung" untuk pertumbuhan cepat ujung-ujung baru.

Yang masih belum jelas adalah mekanisme di mana neuron lain mengetahui bahwa pekerjaan telah selesai, pemenang telah ditentukan, dan mereka sendiri tidak perlu lagi menumbuhkan apa pun untuk diri mereka sendiri.

Mekanisme ini bisa sangat sederhana. Sistem pengaturan yang sangat mirip dikenal di cyanobacteria berfilamen, yang filamennya terdiri dari dua jenis sel: biasa, terlibat dalam fotosintesis, dan "heterocysts" khusus, yang terlibat dalam fiksasi nitrogen atmosfer. Sistem bekerja sangat sederhana: ketika komunitas kekurangan nitrogen, sel fotosintesis mulai berubah menjadi heterokista. Prosesnya reversibel sampai titik tertentu. Sel-sel yang telah berjalan cukup jauh di sepanjang jalur ini mulai mengeluarkan zat pensinyalan yang mencegah sel-sel tetangga berubah menjadi heterokista. Hasilnya adalah utas dengan rasio sel biasa dan heterokista tertentu yang terdefinisi dengan baik (misalnya, 1:20), dan heterokista terletak kira-kira pada jarak yang sama satu sama lain.

Menurut pendapat saya, menyebut mekanisme pengaturan seperti itu sebagai "persaingan", seperti yang dilakukan oleh penulis artikel, tidak sepenuhnya benar, penekanannya di sini harus berbeda. Neuron tidak menerima manfaat pribadi apa pun dari kenyataan bahwa dialah yang akan mengambil bagian dalam menghafal. Menurut saya, lebih tepat berbicara di sini bukan tentang persaingan, tetapi tentang kerja sama itu sendiri.

Menurut bahan: Jin-Hee Han, Steven A. Kushner, Adelaide P. Yiu, Christy J. Cole, Anna Matynia, Robert A. Brown, Rachael L. Neve, John F. Guzowski, Alcino J. Silva, Sheena A. Josselyn. Kompetisi dan Seleksi Neuronal Selama Pembentukan Memori 2007. V. 316. P. 457–460.