Sissejuhatus
Mälu ja taju tunduvad olevat täiesti erinevad kogemused ja neuroteadlased olid varem kindlad, et ka aju toodab neid erinevalt. Kuid 1990ndatel näitasid neuropildiuuringud, et aju osad, mis arvati olevat aktiivsed ainult sensoorse tajumise ajal, on aktiivsed ka mälestuste meeldetuletamise ajal.
"See hakkas tõstatama küsimust, kas mäluesitus erineb tegelikult tajutavast esitusest," ütles Sam Ling, neuroteaduse dotsent ja Bostoni ülikooli visuaalse neuroteaduse labori direktor. Kas meie mälestus näiteks ilusast metsalagendikust võib olla lihtsalt selle närvitegevuse taasloomine, mis võimaldas meil seda varem näha?
"Argument on muutunud sellest arutelust selle üle, kas sensoorsed ajukoored on üldse seotud, et öelda: "Oo, oodake, kas on vahet?"" ütles ta. Christopher Baker, riikliku vaimse tervise instituudi uurija, kes juhib õppimise ja plastilisuse üksust. "Pendel on kõikunud ühelt küljelt teisele, kuid see on liiga kaugele."
Isegi kui mälestuste ja kogemuste vahel on väga tugev neuroloogiline sarnasus, teame, et need ei saa olla täpselt samad. "Inimesed ei lähe nende vahel segadusse," ütles Serra Favila, Columbia ülikooli järeldoktor ja hiljutise ajakirja juhtiv autor Nature Communications Uuring. Tema meeskonna töö on tuvastanud vähemalt ühe viisidest, kuidas mälestused ja kujutluspildid on neuroloogilisel tasandil erinevalt kokku pandud.
Hägused kohad
Kui vaatame maailma, voolab visuaalne teave selle kohta läbi võrkkesta fotoretseptorite ja visuaalsesse ajukooresse, kus seda töödeldakse järjestikku erinevates neuronirühmades. Iga rühm lisab pildile uusi keerukuse tasemeid: lihtsad valgustäpid muutuvad joonteks ja servadeks, seejärel kontuurideks, siis kujunditeks ja siis terviklikeks stseenideks, mis kehastavad seda, mida me näeme.
Uues uuringus keskendusid teadlased nägemise töötlemise funktsioonile, mis on neuronite varajastes rühmades väga oluline: kus asjad ruumis asuvad. Kujutist moodustavad pikslid ja kontuurid peavad asuma õigetes kohtades, vastasel juhul tekitab aju nähtu segatud ja tundmatu moonutuse.
Teadlased õpetasid osalejaid meelde jätma nelja erineva mustri asendit taustal, mis meenutas noolemängu. Iga muster asetati tahvlil väga konkreetsesse kohta ja seostati tahvli keskel oleva värviga. Iga osalejat testiti, et veenduda, kas nad on selle teabe õigesti meelde jätnud – kui nad nägid näiteks rohelist punkti, teadsid nad, et tähe kuju on kõige vasakpoolsemas asendis. Seejärel, kui osalejad tajusid ja mäletasid mustrite asukohti, registreerisid teadlased nende ajutegevuse.
Ajuskaneeringud võimaldasid teadlastel kaardistada, kuidas neuronid registreerisid, kus midagi oli, ja kuidas nad seda hiljem mäletasid. Iga neuron tegeleb teie nägemisulatuses, näiteks vasakpoolses alumises nurgas, ühe ruumiga ehk "vastuvõtliku väljaga". Neuron "vallandab ainult siis, kui paned midagi sellesse väikesesse kohta," ütles Favila. Neuronid, mis on häälestatud kindlale ruumipunktile, kipuvad kokku koonduma, muutes nende aktiivsuse aju skaneerimisel hõlpsasti tuvastatavaks.
Varasemad visuaalse tajumise uuringud näitasid, et varases, madalamal töötlustasemel neuronitel on väikesed vastuvõtlikud väljad ja hilisemate kõrgemate tasandite neuronitel on suuremad. See on mõttekas, kuna kõrgema astme neuronid koostavad signaale paljudelt madalama astme neuronitelt, ammutades teavet laiemast nägemisväljast. Kuid suurem vastuvõtlik väli tähendab ka väiksemat ruumilist täpsust, tekitades sellise efekti, nagu oleks Põhja-Ameerika kohal suur tindilaik kaardil New Jersey tähistamiseks. Tegelikult on visuaalne töötlemine tajumise ajal väikeste teravate täppide küsimus, mis arenevad suuremateks, udasemateks, kuid tähendusrikkamateks laikudeks.
Kuid kui Favila ja tema kolleegid uurisid, kuidas tajud ja mälestused olid visuaalse ajukoore erinevates piirkondades esindatud, avastasid nad suuri erinevusi.
Kui osalejad pilte meenutasid, olid visuaalse töötluse kõrgeima taseme vastuvõtlikud väljad sama suured, mis nad olid tajumise ajal, kuid vastuvõtlikud väljad jäid selle suuruse alla kõikidel teistel vaimset pilti maalides. Meenutatud pilt oli igal etapil suur, udune plekk.
See viitab sellele, et pildi mälu salvestamisel säilitati ainult selle kõrgeima taseme esitus. Kui mälu uuesti kogeti, aktiveerusid kõik visuaalse ajukoore piirkonnad, kuid nende tegevus põhines sisendiks vähem täpsel versioonil.
Nii et olenevalt sellest, kas teave pärineb võrkkestalt või mälestuste salvestamise kohast, käsitleb ja töötleb aju seda väga erinevalt. Osa algse taju täpsusest kaob mällu jõudes ja "te ei saa seda võluväel tagasi saada," ütles Favila.
Selle uuringu "tõeliselt ilus" aspekt oli see, et teadlased võisid mälu kohta teavet otse ajust välja lugeda, selle asemel, et toetuda inimesele, et teatada, mida nad nägid. Adam Teras, Dartmouthi kolledži järeldoktor. "Ma arvan, et nende tehtud empiiriline töö on tõesti silmapaistev."
Funktsioon või viga?
Aga miks meenuvad mälestused sel "hägusemal" viisil? Selle väljaselgitamiseks lõid teadlased visuaalse ajukoore mudeli, millel oli erineval tasemel neuroneid, mille vastuvõtlikud väljad suurenevad. Seejärel simuleerisid nad esilekutsutud mälu, saates signaali läbi tasemete vastupidises järjekorras. Nagu ajuskaneerimisel, püsis ruumiline hägusus, mida täheldati suurima vastuvõtliku väljaga tasemel, kogu ülejäänud. See viitab sellele, et meeldejääv pilt kujuneb visuaalse süsteemi hierarhilisuse tõttu sel viisil, ütles Favila.
Üks teooria selle kohta, miks visuaalne süsteem on hierarhiliselt paigutatud, on see, et see aitab objektide tuvastamisel. Kui vastuvõtlikud väljad oleksid väikesed, peaks aju integreerima rohkem teavet, et mõista, mida näha; See võib raskendada millegi suure, näiteks Eiffeli torni äratundmist, ütles Favila. Hägusem mälupilt võib olla tingitud süsteemist, mis on optimeeritud selliste asjade jaoks nagu objektide tuvastamine.
Kuid pole selge, kas see on funktsioon või viga, " ütles Thomas Naselaris, Minnesota ülikooli dotsent. Ta ei osalenud uues uuringus, kuid jõudis sarnasele järeldusele, et taju ja mälu näevad 2020. aasta uuringus ajus väga erinevad. Ta pooldab ideed, et erinevus on kasulik, võib-olla aidates eristada arusaamu mälestustest. "Inimene, kelle vaimses pildis olid kõik nende stseenipildi üksikasjad ja täpsus, võib kergesti segadusse sattuda," ütles ta.
Hägusus võib samuti aidata vältida tarbetu teabe salvestamist. Võib-olla pole oluline meeles pidada, kus iga piksel vaateväljas asub, vaid see, et pikslid kuuluvad pereliikmele või sõbrale, ütles Favila.
"See ei ole nii, et visuaalne süsteem ei suuda luua väga üksikasjalikke, erksaid ja täpseid kujutisi, " ütles Naselaris. Inimesed on teatanud väga erksatest visuaalsetest kujutistest, näiteks kui nad on une ja ärkveloleku vahelises hüpnogoogilises olekus. Aju "lihtsalt ei tee seda ärkveloleku ajal".
Favila ja tema meeskond loodavad uurida, kas sarnane töötlemine toimub visuaalse mälu muude aspektidega, nagu kujundid või värvid. Nad on eriti innukad uurima, kuidas need taju ja mälu erinevused juhivad käitumist.
Taju ja mälu „on erinevad; meie kogemused nende kohta on erinevad ja mälu väljendamise mõistmiseks on oluline täpselt määratleda, kuidas nad erinevad,“ ütles Favila. Erinevused "varitsesid andmetes kogu aeg".
