Introduktion
Hukommelse og perception virker som helt forskellige oplevelser, og neurovidenskabsmænd plejede at være sikre på, at hjernen også producerede dem anderledes. Men i 1990'erne afslørede neuroimaging-undersøgelser, at dele af hjernen, som man troede kun var aktive under sensorisk perception, også er aktive under genkaldelsen af minder.
"Det begyndte at rejse spørgsmålet om, hvorvidt en hukommelsesrepræsentation overhovedet er anderledes end en perceptuel repræsentation," sagde Sam Ling, lektor i neurovidenskab og direktør for Visual Neuroscience Lab ved Boston University. Kunne vores minde om en smuk skovlysning for eksempel blot være en genskabelse af den neurale aktivitet, der tidligere gjorde os i stand til at se den?
"Argumentet er skiftet fra at være denne debat om, hvorvidt der overhovedet er involvering af sensoriske cortex til at sige 'Åh, vent lidt, er der nogen forskel?" Christopher Baker, en efterforsker ved National Institute of Mental Health, der driver lærings- og plasticitetsenheden. "Pendulet har svinget fra den ene side til den anden, men det er svinget for langt."
Selvom der er en meget stærk neurologisk lighed mellem minder og oplevelser, ved vi, at de ikke kan være helt ens. "Folk bliver ikke forvirrede mellem dem," sagde Serra Favila, en postdoc ved Columbia University og hovedforfatter af en nylig Nature Communications undersøgelse. Hendes teams arbejde har identificeret mindst én af de måder, hvorpå erindringer og opfattelser af billeder er samlet forskelligt på det neurologiske niveau.
Slørede pletter
Når vi ser på verden, strømmer visuel information om den gennem nethindens fotoreceptorer og ind i den visuelle cortex, hvor den behandles sekventielt i forskellige grupper af neuroner. Hver gruppe tilføjer nye niveauer af kompleksitet til billedet: Simple prikker af lys bliver til linjer og kanter, derefter konturer, så former, så komplette scener, der inkarnerer det, vi ser.
I den nye undersøgelse fokuserede forskerne på en funktion ved synsbehandling, der er meget vigtig i de tidlige grupper af neuroner: hvor ting er placeret i rummet. Pixels og konturer, der udgør et billede, skal være på de rigtige steder, ellers vil hjernen skabe en blandet, uigenkendelig forvrængning af det, vi ser.
Forskerne trænede deltagerne i at huske placeringerne af fire forskellige mønstre på en baggrund, der lignede en dartskive. Hvert mønster blev placeret et meget specifikt sted på brættet og forbundet med en farve i midten af brættet. Hver deltager blev testet for at sikre, at de havde husket disse oplysninger korrekt - at hvis de for eksempel så en grøn prik, vidste de, at stjerneformen var yderst til venstre. Derefter, da deltagerne opfattede og huskede mønstrenes placering, registrerede forskerne deres hjerneaktivitet.
Hjernescanningerne gjorde det muligt for forskerne at kortlægge, hvordan neuroner registrerede, hvor noget var, samt hvordan de senere huskede det. Hver neuron passer på ét rum, eller "receptivt felt", i din synsvidde, såsom det nederste venstre hjørne. En neuron "kommer kun til at fyre, når du lægger noget i det lille sted," sagde Favila. Neuroner, der er indstillet til et bestemt sted i rummet, har en tendens til at klynge sig sammen, hvilket gør deres aktivitet let at opdage ved hjernescanninger.
Tidligere undersøgelser af visuel perception har fastslået, at neuroner i de tidlige, lavere niveauer af behandling har små modtagelige felter, og neuroner i senere, højere niveauer har større. Dette giver mening, fordi højere-tier neuroner kompilerer signaler fra mange lavere-tier neuroner, trækker i information på tværs af et bredere område af synsfeltet. Men det større modtagelige felt betyder også lavere rumlig præcision, hvilket giver en effekt som at sætte en stor klat blæk over Nordamerika på et kort for at angive New Jersey. Faktisk er visuel behandling under perception et spørgsmål om, at små sprøde prikker udvikler sig til større, slørere, men mere meningsfulde klatter.
Men da Favila og hendes kolleger så på, hvordan opfattelser og minder var repræsenteret i de forskellige områder af den visuelle cortex, opdagede de store forskelle.
Da deltagerne huskede billederne, var de receptive felter i det højeste niveau af visuel behandling den samme størrelse, som de havde været under perceptionen - men de receptive felter forblev den størrelse ned gennem alle de andre niveauer, der malede det mentale billede. Det huskede billede var en stor, sløret klat på hvert trin.
Dette tyder på, at når billedets hukommelse blev gemt, blev kun den højeste repræsentation af det bevaret. Da hukommelsen blev oplevet igen, blev alle områder af den visuelle cortex aktiveret - men deres aktivitet var baseret på den mindre præcise version som input.
Så afhængigt af om information kommer fra nethinden eller hvorfra minder er gemt, håndterer og behandler hjernen det meget forskelligt. Noget af præcisionen i den oprindelige opfattelse går tabt på vej ind i hukommelsen, og "du kan ikke på magisk vis få det tilbage," sagde Favila.
Et "virkelig smukt" aspekt af denne undersøgelse var, at forskerne kunne læse informationen om en hukommelse direkte fra hjernen i stedet for at stole på, at det menneskelige forsøgsperson rapporterede, hvad de så, sagde Adam Steel, en postdoc-forsker ved Dartmouth College. "Det empiriske arbejde, de gjorde, synes jeg, er virkelig enestående."
En funktion eller en fejl?
Men hvorfor genkaldes minder på denne "slørede" måde? For at finde ud af det skabte forskerne en model af den visuelle cortex, der havde forskellige niveauer af neuroner med modtagelige felter af stigende størrelse. De simulerede derefter en fremkaldt hukommelse ved at sende et signal gennem niveauerne i omvendt rækkefølge. Ligesom i hjernescanningerne vedblev den rumlige sløring set i niveauet med det største modtagelige felt gennem resten. Det tyder på, at det huskede billede dannes på denne måde på grund af det visuelle systems hierarkiske natur, sagde Favila.
En teori om, hvorfor det visuelle system er arrangeret hierarkisk, er, at det hjælper med genkendelse af objekter. Hvis modtagelige felter var små, ville hjernen være nødt til at integrere mere information for at give mening om, hvad der var i udsigt; det kunne gøre det svært at genkende noget stort som Eiffeltårnet, sagde Favila. Det "slørede" hukommelsesbillede kan være "konsekvensen af at have et system, der er blevet optimeret til ting som objektgenkendelse."
Men det er ikke klart, "om det er en funktion eller en fejl," sagde Thomas Naselaris, lektor ved University of Minnesota. Han var ikke involveret i det nye studie, men han kom til en lignende konklusion, at opfattelse og hukommelse ser meget anderledes ud i hjernen i en undersøgelse fra 2020. Han går ind for tanken om, at forskellen er fordelagtig, måske ved at hjælpe med at differentiere opfattelser fra erindringer. "En person, hvis mentale billeder havde alle detaljer og præcision af deres scenebilleder, kunne nemt blive forvirret," sagde han.
Sløringen kan også være med til at forhindre lagring af unødvendig information. Måske er det vigtige ikke at huske, hvor hver pixel sidder i synsfeltet, men at pixels tilhører et familiemedlem eller en ven, sagde Favila.
"Det er ikke sådan, at det visuelle system ikke er i stand til at generere meget detaljerede, levende og præcise billeder," sagde Naselaris. Folk har rapporteret meget levende visuelle billeder, for eksempel når de er i den "hypnogiske" tilstand mellem søvn og vågenhed. Hjernen "har bare en tendens til ikke at gøre det i de vågne timer."
Favila og hendes team håber på at undersøge, om lignende behandling sker med andre aspekter af en visuel hukommelse, såsom former eller farver. De er især ivrige efter at undersøge, hvordan disse forskelle i opfattelse og hukommelse styrer adfærd.
Perception og hukommelse "er forskellige; vores oplevelse af dem er anderledes, og det vil være vigtigt at fastlægge præcis de måder, hvorpå de er forskellige, for at forstå, hvordan hukommelsen kommer til udtryk,” sagde Favila. Forskellene "lurede i dataene hele tiden."
