記憶が脳によってどのように形成され、取り出されるか

記憶が脳によってどのように形成され、取り出されるか
記憶の形成と想起は、脳のさまざまな部分での同期と非同期化の複雑なシステムです。 decade3s-解剖学オンライン/ Shutterstock

あなたが外出した最後の夕食を覚えてみてください。 おいしいパスタの味、隅にあるジャズピアニストの音、または3つのテーブルを越えたportな紳士からの騒々しい笑い声を覚えているかもしれません。 おそらく覚えていないのは、これらの小さな詳細のいずれかを覚えるのに努力を注ぐことです。

どういうわけか、あなたの脳は経験を急速に処理し、あなた自身の大きな努力なしに、それを堅牢で長期的な記憶に変えました。 そして、今日の食事を振り返ると、あなたの脳は、ほんの数秒で、あなたの精神的な鑑賞の喜びのために、記憶から食事の高精細映画を生成しました。

確かに、長期記憶を作成および取得する能力は、人間の経験の基本的な部分ですが、そのプロセスについて学ぶべきことはまだたくさんあります。 たとえば、記憶を形成および検索するために、さまざまな脳領域がどのように相互作用するかについての明確な理解が不足しています。 しかし 最近の調査 2つの異なる脳領域の神経活動が記憶検索中にどのように相互作用するかを示すことにより、この現象に新たな光を当てます。

脳の奥深くにある構造である海馬は、長い間見られてきました メモリのハブ。 海馬は、ニューロンが一緒に発火することを保証することにより、記憶の一部(「どこ」と「いつ」)を「接着」するのに役立ちます。 これはしばしば「神経同期」と呼ばれます。 「where」をコードするニューロンが「when」をコードするニューロンと同期すると、これらの詳細は「ヘビアン学習"。

しかし、海馬は、記憶の細部をすべて保存するには小さすぎます。 これにより、研究者は海馬が 新皮質を呼び出す –音や視覚などの複雑な感覚の詳細を処理する領域–記憶の詳細を埋めるのに役立ちます。

新皮質は、海馬が行うこととは正反対のことを行うことでこれを行います。これは、ニューロンが一緒に発火しないことを保証します。 これは多くの場合、「神経の非同期化」と呼ばれます。 100人の聴衆に彼らの名前を尋ねることを想像してください。 それらが応答を同期化する(つまり、すべて同時に叫ぶ)場合、おそらく何も理解できません。 しかし、彼らが応答を非同期化する(つまり、彼らが名前を話すのを交代で行う)場合、おそらくより多くの情報を収集するでしょう。 同じことは新皮質ニューロンにも当てはまります。同期すると、メッセージを伝えるのに苦労しますが、非同期にすると、情報が簡単に伝わります。

私たちの研究は見つかりました 記憶を想起するとき、海馬と新皮質が実際に一緒に働くことを。 これは、海馬がその活動を同期させて記憶の一部を結合し、後で記憶を思い出すのを助けるときに起こります。 一方、新皮質はその活動を非同期化して、イベントに関する情報の処理を支援し、後でメモリに関する情報の処理を支援します。

猫と自転車の

12歳から24歳までの53てんかん患者をテストしました。 すべての患者は、てんかんの治療の一環として、海馬および新皮質の脳組織内に電極を直接配置しました。 実験中に、患者は異なる刺激(言葉、音、ビデオなど)間の関連性を学習し、後でこれらの関連性を思い出しました。 たとえば、患者に「猫」という言葉が表示され、その後に自転車が通りをサイクリングするビデオが表示される場合があります。

次に、患者は2つのアイテム(おそらく猫が自転車に乗っている)の間に鮮やかなリンクを作成して、2つのアイテム間の関連性を思い出せるようにします。 その後、アイテムの1つが提示され、他のアイテムを思い出すように求められます。 その後、研究者らは、患者がこれらの関連性を学習および想起しているときに、海馬が新皮質とどのように相互作用するかを調べました。

学習中に、新皮質の神経活動は非同期化され、その後、150ミリ秒前後で海馬の神経活動が同期化されました。 一見、刺激の感覚の詳細に関する情報は、新皮質によって最初に処理された後、海馬に渡されて接着されました。

記憶が脳によってどのように形成され、取り出されるか
私たちは、海馬と新皮質が、記憶を形成し検索するときに密接に連携することを発見しました。 オラワン・パッタラウィモンチャイ/シャッターストック

興味深いことに、このパターンは検索中に逆転しました。海馬の神経活動が最初に同期し、次に250ミリ秒後に、新皮質の神経活動が同期しなくなりました。 今回、海馬は最初に記憶の要点を思い出し、次に新皮質に詳細を尋ね始めたように見えました。

調査結果をサポート 最近の理論 これは、非同期化された新皮質と同期化された海馬が相互作用して記憶を形成し、想起する必要があることを示唆しています。

脳の刺激は認知機能を高める有望な方法になりましたが、長期記憶を改善するために海馬を刺激することは困難であることが判明しています。 重要な問題は、海馬が脳の奥深くにあり、頭皮からの脳刺激で到達するのが難しいことです。 しかし、この研究からの発見は新しい可能性を提示します。 海馬と通信する新皮質の領域を刺激することにより、おそらく海馬を間接的に押して新しい記憶を作成したり、古い記憶を思い出したりすることができます。

認知症などの認知障害に苦しむ人々の記憶を改善し、一般の人々の記憶を高める新しい技術をさらに開発するためには、記憶を形成して想起する際に海馬と新皮質がどのように連携するかについてさらに理解することが重要です。会話

著者について

ベンジャミン・J・グリフィス、博士研究員、 バーミンガム大学サイモン・ハンスルマイヤー、、 バーミンガム大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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