مغز چگونه خاطرات را از ادراکات متمایز می کند

حافظه و ادراک تجربیات کاملاً متمایز به نظر می رسند، و عصب شناسان قبلاً مطمئن بودند که مغز آنها را نیز متفاوت تولید می کند. اما در دهه 1990 مطالعات تصویربرداری عصبی نشان داد که بخش‌هایی از مغز که تصور می‌شد فقط در حین ادراک حسی فعال هستند، در هنگام یادآوری خاطرات نیز فعال هستند.

گفت: "این سوال مطرح شد که آیا بازنمایی حافظه واقعاً با بازنمایی ادراکی تفاوت دارد یا خیر." سام لینگ، دانشیار علوم اعصاب و مدیر آزمایشگاه علوم اعصاب بصری در دانشگاه بوستون. به عنوان مثال، آیا خاطره ما از یک جنگل زیبای جنگلی می‌تواند فقط بازآفرینی فعالیت عصبی باشد که قبلاً ما را قادر به دیدن آن می‌کرد؟

گفت: «این بحث از این بحث در مورد اینکه آیا حتی قشرهای حسی درگیر هستند یا نه، به گفتن «اوه، یک دقیقه صبر کن، آیا تفاوتی وجود دارد» تغییر کرده است؟ کریستوفر بیکر، محققی در موسسه ملی بهداشت روان که واحد یادگیری و انعطاف پذیری را اداره می کند. آونگ از یک طرف به طرف دیگر تاب خورده است، اما بیش از حد تاب خورده است.

حتی اگر شباهت عصبی بسیار قوی بین خاطرات و تجربیات وجود داشته باشد، می دانیم که آنها نمی توانند دقیقاً یکسان باشند. گفت: "مردم بین آنها گیج نمی شوند." سرا فاویلا، دانشمند فوق دکتری در دانشگاه کلمبیا و نویسنده اصلی مقاله اخیر طبیعت ارتباطات مطالعه. کار تیم او حداقل یکی از راه‌هایی را شناسایی کرده است که در آن خاطرات و برداشت‌ها از تصاویر در سطح عصبی متفاوت جمع‌آوری می‌شوند.

نقاط تار

وقتی به جهان نگاه می کنیم، اطلاعات بصری درباره آن از طریق گیرنده های نوری شبکیه و به قشر بینایی جریان می یابد، جایی که به طور متوالی در گروه های مختلف نورون پردازش می شود. هر گروه سطوح جدیدی از پیچیدگی را به تصویر اضافه می‌کند: نقاط ساده نور به خطوط و لبه‌ها، سپس خطوط، سپس اشکال، سپس صحنه‌های کاملی تبدیل می‌شوند که آنچه را می‌بینیم تجسم می‌دهند.

در مطالعه جدید، محققان بر روی ویژگی پردازش بینایی تمرکز کردند که در گروه‌های اولیه نورون‌ها بسیار مهم است: جایی که اشیا در فضا قرار دارند. پیکسل‌ها و خطوط تشکیل‌دهنده یک تصویر باید در مکان‌های صحیح قرار داشته باشند، در غیر این صورت مغز اعوجاج نامشخص و غیرقابل تشخیصی از آنچه می‌بینیم ایجاد می‌کند.

محققان به شرکت‌کنندگان آموزش دادند تا موقعیت‌های چهار الگوی مختلف را در پس‌زمینه‌ای که شبیه تخته دارت بود، حفظ کنند. هر الگو در یک مکان بسیار خاص روی تخته قرار می گرفت و با یک رنگ در مرکز تخته همراه بود. هر یک از شرکت‌کنندگان مورد آزمایش قرار گرفتند تا مطمئن شوند که این اطلاعات را به‌درستی حفظ کرده‌اند - مثلاً اگر یک نقطه سبز ببینند، می‌دانستند که شکل ستاره در سمت چپ منتهی می‌شود. سپس، همانطور که شرکت کنندگان مکان الگوها را درک کردند و به خاطر آوردند، محققان فعالیت مغز آنها را ثبت کردند.

اسکن‌های مغزی به محققان این امکان را داد تا نقشه‌برداری کنند که نورون‌ها چگونه چیزی را ثبت می‌کنند و بعداً چگونه آن را به خاطر می‌آورند. هر نورون به یک فضا یا "میدان گیرنده" در وسعت دید شما، مانند گوشه پایین سمت چپ توجه می کند. فاویلا گفت، یک نورون "فقط زمانی شلیک می کند که شما چیزی را در آن نقطه کوچک قرار دهید." نورون هایی که در یک نقطه خاص در فضا تنظیم شده اند، تمایل دارند به هم خوشه شوند و فعالیت آنها را در اسکن مغز آسان می کند.

مطالعات قبلی در مورد ادراک بصری نشان داد که نورون‌ها در مراحل اولیه و پایین‌تر پردازش، میدان‌های دریافتی کوچکی دارند و نورون‌ها در سطوح بالاتر، میدان‌های بزرگ‌تری دارند. این منطقی است زیرا نورون‌های سطح بالاتر سیگنال‌هایی را از بسیاری از نورون‌های لایه پایین‌تر جمع‌آوری می‌کنند و اطلاعات را در بخش وسیع‌تری از میدان بینایی جذب می‌کنند. اما میدان پذیرای بزرگتر همچنین به معنای دقت فضایی کمتر است، و اثری مانند قرار دادن یک لکه بزرگ جوهر بر روی آمریکای شمالی روی نقشه برای نشان دادن نیوجرسی ایجاد می کند. در واقع، پردازش بصری در حین ادراک یک موضوع از نقاط واضح کوچک است که به حباب‌های بزرگ‌تر، مبهم‌تر اما معنادار تبدیل می‌شوند.

اما زمانی که فاویلا و همکارانش به چگونگی بازنمایی ادراکات و خاطرات در نواحی مختلف قشر بینایی نگاه کردند، تفاوت‌های عمده‌ای را کشف کردند.

همانطور که شرکت‌کنندگان تصاویر را به خاطر می‌آورند، میدان‌های دریافتی در بالاترین سطح پردازش بصری همان اندازه‌ای بودند که در طول ادراک داشتند - اما میدان‌های دریافتی در تمام سطوح دیگر که تصویر ذهنی را ترسیم می‌کنند، در آن اندازه باقی ماندند. تصویر به یاد مانده در هر مرحله یک لکه بزرگ و تار بود.

این نشان می‌دهد که وقتی حافظه تصویر ذخیره می‌شد، تنها نمایش بالاترین سطح از آن حفظ می‌شد. هنگامی که حافظه دوباره تجربه شد، تمام نواحی قشر بینایی فعال شدند - اما فعالیت آنها بر اساس نسخه کمتر دقیق به عنوان ورودی بود.

بنابراین، بسته به اینکه اطلاعات از شبکیه چشم یا از هر جایی که خاطرات ذخیره می‌شوند، می‌آیند، مغز آن‌ها را بسیار متفاوت پردازش و پردازش می‌کند. فاویلا گفت: برخی از دقت ادراک اصلی در راه خود در حافظه گم می شود و "شما نمی توانید به طور جادویی آن را بازگردانید."

یکی از جنبه‌های «واقعاً زیبا» این مطالعه این بود که محققان می‌توانند اطلاعات مربوط به یک خاطره را مستقیماً از مغز بخوانند، به‌جای تکیه بر سوژه‌ی انسان برای گزارش آنچه می‌بینند. آدام استیل، محقق فوق دکتری در کالج دارتموث. کار تجربی که آنها انجام دادند، به نظر من، واقعاً برجسته است.»

یک ویژگی یا یک اشکال؟

اما چرا خاطرات به این روش «ماروتر» یادآوری می‌شوند؟ برای پی بردن به این موضوع، محققان مدلی از قشر بینایی ایجاد کردند که دارای سطوح مختلف نورون با میدان‌های پذیرنده با افزایش اندازه بود. آنها سپس یک حافظه برانگیخته را با ارسال یک سیگنال از طریق سطوح به ترتیب معکوس شبیه سازی کردند. همانطور که در اسکن‌های مغزی، تاری فضایی که در سطحی با بزرگترین میدان دریافتی دیده می‌شود، در بقیه قسمت‌ها ادامه داشت. فاویلا گفت که این نشان می دهد که تصویر به خاطر سپرده شده به دلیل ماهیت سلسله مراتبی سیستم بصری به این شکل شکل می گیرد.

یک نظریه در مورد اینکه چرا سیستم بصری به صورت سلسله مراتبی مرتب شده است این است که به تشخیص اشیا کمک می کند. اگر میدان‌های گیرنده کوچک بودند، مغز باید اطلاعات بیشتری را برای درک آنچه در نظر داشت، ادغام کند. فاویلا گفت که می تواند تشخیص چیزی بزرگ مانند برج ایفل را سخت کند. تصویر حافظه «تار» ممکن است «نتیجه داشتن سیستمی باشد که برای مواردی مانند تشخیص اشیا بهینه شده است».

اما مشخص نیست که "این یک ویژگی است یا یک اشکال". توماس ناسلاریس، دانشیار دانشگاه مینه سوتا. او در مطالعه جدید شرکت نداشت، اما در یک مطالعه در سال 2020 به نتیجه مشابهی رسید که درک و حافظه در مغز بسیار متفاوت به نظر می رسد. او از این ایده حمایت می‌کند که تفاوت سودمند است، شاید در کمک به تمایز ادراک از خاطرات. او گفت: «کسی که تصویر ذهنی‌اش تمام جزئیات و دقت تصاویر صحنه‌اش را داشت، می‌توانست به راحتی گیج شود.

تاری همچنین می تواند به جلوگیری از ذخیره اطلاعات غیر ضروری کمک کند. فاویلا گفت، شاید نکته مهم این نیست که به یاد داشته باشید هر پیکسل در میدان دید کجا قرار می گیرد، بلکه این است که پیکسل ها متعلق به یکی از اعضای خانواده یا یک دوست هستند.

ناسلاریس گفت: «اینطور نیست که سیستم بصری قادر به تولید تصاویر بسیار دقیق، واضح و دقیق نباشد. مردم تصاویر بصری بسیار واضحی را گزارش کرده‌اند، برای مثال، زمانی که در حالت «هیپنوگوژیک» بین خواب و بیداری هستند. مغز "فقط تمایل دارد این کار را در ساعات بیداری انجام ندهد."

فاویلا و تیم او امیدوارند که بررسی کنند که آیا پردازش مشابه با دیگر جنبه‌های یک حافظه بصری مانند اشکال یا رنگ‌ها اتفاق می‌افتد یا خیر. آنها به ویژه مشتاق هستند که بررسی کنند چگونه این تفاوت ها در ادراک و حافظه رفتارها را هدایت می کند.

ادراک و حافظه «متفاوت هستند. تجربه ما از آنها متفاوت است، و تعیین دقیق روش‌های متفاوت بودن آنها برای درک نحوه بیان حافظه مهم است. تفاوت‌ها «تمام زمان در کمین داده‌ها بودند».