הזכרונות הם קמצנים. טיילתי בקנדה באטלנטיק בשלושת השבועות האחרונים, וכבר הזכרון שלי מהטיול - תאריכים, מקומות, מאכלים, הרפתקאות - אינו תואם עם סיכות במפות גוגל או רישומי יומן. המוח שלי למד חוויות חדשות וקידד זיכרונות - פשוט לא חזק מספיק כדי להחזיק אפילו שבוע.
שימור הזיכרון מחמיר עם הגיל. עבור אנשים עם פציעות מוחיות, כגון משבץ מוחי או טראומה פיזית למוח, הליקוי יכול להיות מתיש לחלוטין. מה אם הייתה דרך להגביר באופן מלאכותי את יכולתו של המוח לשמר זיכרונות?
הרעיון נשמע כמו א מראה שחורה אפיזודה. אבל החודש, מחקר חדש in גבולות במדעי המוח האנושי סיפק כמה מהראיות הראשונות לכך ש"תותבת זיכרון" אפשרית בבני אדם. התותבת אינה מכשיר; אלא, זו סדרה של אלקטרודות המושתלות בתוך ההיפוקמפוס - מבנה קבור עמוק בתוך המוח שהוא קריטי לזיכרונות אפיזודיים - שמצפנת את מתי, איפה ומה מהחוויות היומיומיות שלנו.
ההגדרה מסתמכת על ראייה לא רומנטית לחלוטין של זיכרון. במקום גלי העשירים, המפורטים, זיכרונות רגשיים שמציפים את המוח שלנו, זה קובע שזיכרונות הם פשוט אותות חשמליים שנוצרים על ידי כביש מהיר עצבי מווסת היטב בתוך ההיפוקמפוס. אם נוכל ללכוד את האותות הללו בזמן שאדם לומד, אז בתיאוריה נוכל להשמיע את ההקלטות בחזרה למוח - בצורה של שקעים חשמליים - ואולי להגביר את הזיכרון המסוים הזה.
הצוות התבסס על עבודתם הקודמת בהנדסת תותבות זיכרון. באנשים עם אפילפסיה, הם הראו שעל ידי הכנסת אותות עצביים המקודדים סוג אחד של זיכרון במשימה ספציפית, ה-zaps הגבירו את ההיזכרות ביותר מ-50 אחוז.
המחקר כלל קבוצה קטנה. אבל באופן מדהים, אלה שסבלו מאובדן זיכרון קודם הראו את השיפורים הטובים ביותר.
שיהיה ברור, הצוות לא פיתח מצלמת וידאו לזיכרון. המערכת מחקה חלקית את התהליך הרגיל של ההיפוקמפוס לקידוד וזיכרונות זיכרון, שיכול להיות סובייקטיבי ידוע לשמצה וקצת לא אמין. ייתכן שתותב זיכרון דומה לא יעבוד טוב בעולם האמיתי, שבו אנו מופגזים כל הזמן בחוויות חדשות ו זכרונות.
עם זאת, המחקר מראה דרך לעזור לאנשים עם דמנציה, אלצהיימר או גורמים אחרים לאובדן זיכרון לשמור קטעים מחייהם שאחרת עלולים ללכת לאיבוד.
"זו הצצה לעתיד של מה שנוכל לעשות כדי לשחזר את הזיכרון", אמר ד"ר קים שפירו מאוניברסיטת ברמינגהם, שלא היה מעורב במחקר, ל MIT טכנולוגיה סקירה.
איך זה עובד?
הכל מסתכם בפולסים החשמליים המקיפים את ההיפוקמפוס ובתוכו.
בואו נתקרב. ההיפוקמפוס, מבנה בצורת סוס ים, מתואר לעתים קרובות כמרכז מונוליטי לזיכרונות. אבל - הכנס אנלוגיה לאוכל - במקום גוש גבינה אחיד, זה יותר כמו מטבל גבינה רב-שכבתי, עם פולסים חשמליים הזורמים דרך שכבות שונות כשהיא מקודדת, שומרת ומזכירה זיכרונות.
עבור תותבת הזיכרון, הצוות התמקד בשני אזורים ספציפיים: CA1 ו-CA3, המהווים מעגל עצבי מחובר מאוד. עשרות שנים של עבודה במכרסמים, פרימטים ובני אדם הצביעו על הכביש המהיר העצבי הזה כעיקר לקידוד זיכרונות.
חברי הצוות, בראשות דר. דונג סונג מאוניברסיטת דרום קליפורניה ורוברט המפסון בבית הספר לרפואה של ווייק פורסט, אינם זרים לתותבות זיכרון. עם "מהנדס ביו הזיכרון" ד"ר תיאודור ברגר - שעבד על חטיפת מעגל CA3-CA1 לשיפור הזיכרון במשך יותר משלושה עשורים - זכה צוות החלומות להצלחה ראשונה בבני אדם ב-2015.
הרעיון המרכזי הוא פשוט: שכפול האותות של ההיפוקמפוס עם תחליף דיגיטלי. זו משימה לא פשוטה. בניגוד למעגלי מחשב, מעגלים עצביים אינם ליניאריים. משמעות הדבר היא שלעתים קרובות האותות רועשים במיוחד וחופפים בזמן, מה שמחזק - או מעכב - אותות עצביים. כפי שברגר אמר בזמנו: "זו קופסה שחורה כאוטית".
כדי לפצח את קוד הזיכרון, הצוות פיתח שני אלגוריתמים. הראשון, הנקרא מודל פענוח זיכרון (MDM), לוקח ממוצע של הדפוסים החשמליים על פני מספר אנשים כשהם יוצרים זיכרונות. השני, הנקרא Multi-input, multi-output (MIMO), הוא טיפה יותר מתוחכם, מכיוון שהוא משלב בתוכו תבניות חשמליות של קלט ומוצא - כלומר, מעגל CA3-CA1 - ומחקה את האותות הללו במרחב ובתזמון. בתיאוריה, פעימת שני האותות החשמליים המבוססים על MDM ו-MIMO בחזרה אל ההיפוקמפוס אמורה לתת לו דחיפה.
בסדרה של ניסויים, ראשון בחולדות ו קופים, ואז ב בני אדם בריאים, הצוות מצא שתותבות הזיכרון שלהם יכולות לשפר את הזיכרון כאשר מעגלים עצביים היו מופרעים באופן זמני, כמו עם תרופות. אבל לעקוף מעגלים פצועים זה לא מספיק - מה שהם רצו זה תותבת זיכרון אמיתית שיכולה להחליף ההיפוקמפוס אם ניזוק.
עולם חדש
המחקר החדש נהנה ממשאב חשוב למדעי המוח: אנשים עם אפילפסיה שהושתלו להם אלקטרודות באזורים הקשורים לזיכרון במוחם. השתלים, עמוק בתוך המוח, עוזרים לנוירוכירורגים לאתר את מקור ההתקפים של אנשים. מבין 25 המשתתפים שנבחרו, חלקם לא הראו תסמינים מלבד אפילפסיה, בעוד שלאחרים היו פציעות מוח קלות עד בינוניות.
הנה המבחן. למשתתפים הוצגה תמונה על מסך, ולאחר מכן, לאחר עיכוב, הוצגה להם אותה תמונה עם עד שבע חלופות שונות. המטרה שלהם הייתה לבחור את התמונה המוכרת. כל משתתף עבר במהירות 100-150 ניסויים, שבמהלכם תועדה פעילות ההיפוקמפוס שלו כדי ללכוד את הזיכרון לטווח הקצר.
לאחר 15 דקות לפחות, הוצגו למשתתפים 3 תמונות והתבקשו לדרג את המוכרות של כל אחת מהן. זו משימה מסובכת: אחת הייתה תמונה לדוגמה מהמשפט, אחרת אלטרנטיבה שנראתה מוכרת ואחת שלא נראתה בעבר. זה נועד ללכוד את הזיכרון לטווח ארוך שלהם.
הבזק קדימה. יום אחד בין הסרת האלקטרודות, המשתתפים עברו סבב נוסף של בדיקות זיכרון דומות לאלו שלפניו. חלק מהאנשים קיבלו גירוי חשמלי על סמך האותות העצביים שלהם, שעובדו על ידי אלגוריתם MDM או MIMO. אחרים נזרקו בפולסים אקראיים. הקבוצה האחרונה לא קיבלה גירוי כלל.
בסך הכל, גירוי המוח של אנשים עם אפילפסיה העלה את ביצועי הזיכרון בכ-15 אחוזים. לאלה שהפעמו עם MDM - המשתמש בממוצע האותות החשמליים - היה חיזוק עלוב של 13.8 אחוזים. לעומת זאת, מודל ה-MIMO, המחקה אותות עצביים של כל היפוקמפי, גרם לביצועים שלהם להשתפר ב-36 אחוזים.
"ללא קשר לתפקוד הזיכרון הבסיסי (פגום לעומת נורמלי), מודל ה-MIMO מייצר הקלה כפולה לפחות בהשוואה למודל ה-MDM", אמר הצוות.
הדרך הארוכה קדימה
למרות שהוא מבטיח, המחקר הוא רק הצעד הקטן הבא לקראת תותבת היפוקמפוס. מכיוון שלמשתתפים הוסרו האלקטרודות שלהם בעקבות הבדיקה השנייה, איננו יודעים אם - וגם לא כמה זמן - ההשפעות נמשכו, או אם יש צורך בגירוי מתמשך.
בעוד שתותבת זיכרון יכולה להועיל לאנשים עם אלצהיימר, יש צורך לגהץ פרטים רבים נוספים. הגדרת האלקטרודה כאן היא גסה יחסית - האם מיקרו-מערך או מכשיר לא פולשני יהיו אפשריים? אם כן, האם צריך להפעיל את המכשיר 24/7? אחרי הכל, אנחנו לא זוכרים את כל הזיכרונות שלנו - יש מעין "טיהור" סינפטי שחושבים שמתרחש במהלך השינה.
לעת עתה, הטכנולוגיה רחוקה מלהיות מוכנה לשימוש קליני. אבל זה הצצה למה שיכול להיות. לפחות המחקר מראה את זה, בדומה למוח נשלט איבר תותב, שבב זיכרון אינו בלתי אפשרי עבור אנשים שהכי זקוקים לו.
