Ei ole epäilystäkään siitä, että olemme oppineet paljon ihmisen aivoista viimeisen 50 vuoden aikana, mutta kuten neurotieteilijät tunnustavat nopeasti, hermostojemme keskus on suurelta osin mysteeri. Lähellä arvoitusluettelon kärjessä: miten muisti toimii - etenkin kuinka palauttaa se kadonneen.
Nyt tutkijat voivat kuitenkin seurata aivojen toimintaa reaaliajassa implantoitujen elektrodien avulla nopeasti kasvavan neurotieteen haaran kautta, joka tunnetaan nimellä suora aivojen tallennus. Tämän tekniikan avulla he voisivat kartoittaa miten neuronit kommunikoivat muistojen muodostuessa tai muistuttaessa, mikä voi sitten antaa mahdollisuuden kehittää laite, joka voisi jäljitellä muistin luomisprosessia stimuloimalla samoja neuroneja.
Se voi tuntua hiukan mielikuvitukselliselta, mutta Yhdysvaltain puolustusministeriön huippututkimusta rahoittava virasto DARPA uskoo niin paljon tekniikan mahdollisuuksiin, että viime viikolla se ilmoitti myöntävänsä yhteensä 40 miljoonan dollarin avustuksia nähdäkseen, onko tällainen muisti ”neuroproteesinen” voidaan kehittää seuraavan neljän vuoden aikana.
Muut tutkijat etsivät erilaisia tapoja purkaa muistin mysteeri. Kansallisen terveysinstituutin tukemassa äskettäisessä tutkimuksessa Roberto Malinow, Kalifornian yliopistosta, San Diegossa, pystyi käyttämään tarkkaan kohdennettua valoa muistojen pyyhkimiseen ja palauttamiseen sitten geeniteknisillä hiirillä. Ja viime kesänä Columbian yliopiston lääketieteellisen keskuksen tutkijat ilmoittivat pystyvänsä parantamaan merkittävästi vanhojen hiirten muistoja lisäämällä tietyn proteiinin määrää aivoissaan.
Mutta ajatus implanttien käytöstä muistin elvyttämiseksi - jota pidettiin radikaalina käsitteenä, kun sitä etenevät Etelä-Kalifornian yliopiston neurotieteilijä Theodore Berger vain muutama vuosi sitten - on herättänyt DARPA: n ihmisten huomion. He näkevät sen potentiaalin innovatiivisena ja epätavallisen tarkana tapana vaurioituneiden veteraanien auttamiseksi - heistä noin 270 000 on kärsinyt traumaattisista aivovaurioista, usein heikentävästä muistin heikkenemisestä, vuodesta 2000 lähtien - harvoin muilla terapiavaihtoehdoilla.
Muistojen tekeminen
Tutkimusprojekti, nimeltään ”RAM: in aktiivisen muistin palauttaminen”, on suunniteltu uskomuksen ympärille, jonka mukaan jokainen muisti muodostetaan samalla tavalla: riippumatta siitä kuinka makea tai kuinka häiritsevä: monien hermosolujen peräkkäisen toiminnan kautta. Häiritä tämä jakso traumaattisen vamman kautta, ajattelu menee ja muistitoiminto tukkeutuu. Mutta entä jos tutkijat voisivat kehittää heidän kehittämänsä muistiprosessin tietokoneohjelmia, käyttää pieniä implantteja kiertääkseen vaurioitunutta aluetta lähettämällä signaaleja piiriä pitemmille neuroneille?
Se on pääosin RAM-ohjelman tavoite, johon osallistuvat joukkueet kolmesta instituutiosta: Kalifornian yliopistosta, Los Angelesista (UCLA), Pennsylvanian yliopistosta ja Lawrence Livermore National Laboratory -tapahtumasta. Jokaisella on oma painopiste.
UCLA-ryhmä keskittyy siihen, mitä tunnetaan aivojen sisääntulon alueeksi. Aikaisemman tutkimuksen ansiosta he ovat tunnistaneet sen porttiksi hippokampukseen, aivoalueeseen, joka liittyy eniten oppimiseen ja muistiin. Antaaksesi sinulle kuvan siitä, kuinka hippokampus on sitä, mikä tekee meistä ihmisiä, harkitse yhtä aivotieteen vesistöalueen löytöistä, johon osallistui 1950-luvun mies, jonka suuret osat hippokampuksesta poistettiin kohtausten hoitoon. Menettelyn jälkeen hän ei enää pystynyt luomaan uusia muistoja - hän ei voinut muistaa mitä hänelle tapahtui joka päivä myöhemmin.
Nollaamiseksi siitä, kuinka hippokampus muuttaa päivittäisen olemassaolon muistoiksi, UCLA: n tutkijat käyttävät ensin epilepsiapotilaisiin jo istutettujen elektrodien tietoja kehittääkseen tietokonemallin siitä, kuinka aivojen kyseisen osan neuronit kommunikoivat muistin luomisen aikana. Sen jälkeen he työskentelevät Livermoren tutkijoiden kanssa luodakseen langattomia implantoitavia laitteita, jotka voivat replikoida prosessia stimuloimalla sopivia hermosoluja.
Sillä välin Pennsylvaniassa tutkijat näkevät laajemmin muistien muodon, lähestyen sitä monimutkaisena vuorovaikutuksena eri aivoalueiden välillä. He työskentelevät potilaiden kanssa, joille on jo elektrodit implantoitu useille aivoalueilleen, seuraten hermoaktiivisuutta, kun nämä ihmiset pelaavat muistipelejä tietokoneilla. Tavoitteena on jälleen tunnistaa neuronien käyttäytymismalleja, kun uusia muistoja tallennetaan tai vanhoja noudetaan, ja yrittää myös eristää “biomarkkerit” silloin, kun jotain menee pieleen.
Vedot tekniikkaan
Silti projektissa on skeptikkoja.
"Meidän on jatkettava muistuttamista itsellemme, että ei, emme puhu aivojen salaa kieltä - teemme jotain erittäin karkeaa stimulointia", tohtori Anthony Ritaccio, Albanyn sairaalan neurokirurgian johtaja, kertoi New York Timesille. “Kun työskentelet aivojen kanssa, sinun on jatkettava itsensä iskemistä kasvoihin todellisuuden tarkistamiseksi; ymmärrämme edelleen niin vähän. ”
Mutta DARPA: n RAM-projektipäällikkö Justin Sanchez sanoo, että on aika tehdä suuri veto teknologialle.
"Olemme sen velkaa palvelumme jäsenille", hän sanoi, "nopeuttaa tutkimusta, jolla voidaan minimoida heidän vammojensa pitkäaikaiset vaikutukset."
Ja loppujen lopuksi työmuisti auttaa meitä kaikkia ymmärtämään paremmin maailmaa, kuten kasvatuspsykologi Peter Doolittle sanoo tässä TED-puheessa.
