Pamięć krótkotrwała działa inaczej i subtelniej niż sądziliśmy

Nad tym, czym w zasadzie jest pamięć krótkotrwała i w jakich strukturach mózgowych się znajduje, naukowcy zastanawiają się od kilku dekad. Jedna z koncepcji mających duże poparcie we współczesnej neurobiologii wskazywała, że mamy do czynienia ze stanem utrzymanego wzbudzenia określonych neuronów. Można go wyjaśnić, biorąc za przykład działanie samochodu. Neuron najpierw nie przechowuje żadnej informacji – silnik jest wyłączony. Później do systemu „wpadają” dane – auto zostaje odpalone. Informacja utrzymuje się w układzie dzięki temu, że silnik pozostaje na „luzie”. Dopiero gdy zostanie do czegoś wykorzystana (np. przechowywany w pamięci numer telefonu jest wpisywany w klawiaturę), wrzucany jest konkretny bieg.

Najnowsze badania podważają jednak zasadność koncepcji „jałowego biegu”. Wskazują one bowiem, że w czasie, w którym informacje są przechowywane w pamięci krótkotrwałej, nie dochodzi do wzbudzonej aktywności samych neuronów, lecz zwiększonej plastyczności ich synaps (short-term synaptic plasticity). Czyli – podążając za analogią samochodu – o wydajności pamięci krótkotrwałej stanowią szybkie i krótkotrwałe zmiany w kierującej ruchem ulicznym sygnalizacji świetlnej, a nie to, jakie biegi mają wrzucone poruszające się pojazdy.

Autorzy badań, opublikowanych w „PLOS Computational Biology”, doszli do swoich wniosków nie tylko dzięki testom pamięciowym z udziałem makaków, ale też dzięki wykorzystaniu sztucznych sieci neuronowych.

Zwierzęta i sieci zostały nauczone, by zapamiętywać, a następnie wybierać na ekranie obiekt wzorcowy (np. rysunek przedstawiający banana). Pomiędzy pierwotnym wyświetleniem a testem ekran zaciemniał się na kilka sekund. W tym krótkim czasie mózg zwierzęcia lub sieć neuronowa przechowywały informację na temat symboli w swojej pamięci krótkotrwałej, a uczeni precyzyjnie mierzyli aktywność różnych struktur sieci – organicznej i komputerowej.

Uzyskane wyniki wskazują, że mózg wykorzystuje rozwiązanie mniej intuicyjne, ale korzystniejsze energetycznie – plastyczność sygnalizacji wymaga bowiem mniej wysiłku, niż pozostawanie na „jałowym biegu”. Świadczą też o tym, że procesy kognitywne są dalece bardziej subtelne, niż nam się kiedyś wydawało.