Helse

Hvordan hjernen vår lager minner | Vitenskap

Sitter på en fortauskafé i Montreal en solrik morgen, husker Karim Nader dagen åtte år tidligere da to fly smalt inn i tvillingtårnene til World Trade Center. Han tenner en sigarett og vinker hendene i været for å skisse scenen.

På angrepstidspunktet var Nader postdoktor ved New York University. Han slo på radioen mens han gjorde seg klar til å gå på jobb og hørte latteren fra morgen-platejockeyene ble paniske da de fortalte hendelsene som utspant seg i Lower Manhattan. Nader løp til taket på bygården, hvor han hadde utsikt over tårnene mindre enn tre mil unna. Han sto der, forbløffet mens de brant og falt, og tenker for seg selv, ingen vei, mann. Dette er feil film.



I de følgende dagene, husker Nader, passerte han t-banestasjoner der vegger var dekket med notater og fotografier igjen av folk som desperat lette etter savnede kjære. Det var som å gå oppstrøms i en elv av sorg, sier han.



I likhet med millioner av mennesker har Nader livlige og følelsesmessige minner fra angrepene 11. september 2001 og deres ettervirkninger. Men som en ekspert på hukommelse, og spesielt på minnets smidighet, vet han bedre enn å stole fullt på hans erindringer.

De fleste mennesker har såkalte flashbulb-minner om hvor de var og hva de gjorde da noe betydningsfullt skjedde: attentatet på president John F. Kennedy, si, eller eksplosjonen av romfergen Challenger. (Dessverre ser det ut til at svimlende forferdelige nyheter kommer ut av det blå oftere enn svimlende gode nyheter.) Men så klare og detaljerte som disse minnene føles, synes psykologer at de er overraskende unøyaktige.



Nader, nå nevrolog ved McGill University i Montreal, sier at hans minne om World Trade Center-angrepet har spilt noen triks for ham. Han husket at han så fjernsynsopptak 11. september av det første flyet som traff det nordlige tårnet til World Trade Center. Men han ble overrasket over å høre at slike opptak ble sendt for første gang dagen etter. Tilsynelatende var han ikke alene: en studie fra 569 studenter fra 2003 fant at 73 prosent delte denne misforståelsen.

Nader mener at han kan ha en forklaring på slike minneverdigheter. Hans ideer er ukonvensjonelle innen nevrovitenskap, og de har fått forskere til å revurdere noen av deres mest grunnleggende antagelser om hvordan hukommelse fungerer. Kort sagt, Nader mener at selve minnet kan endre minnene våre.

Mye av forskningen hans handler om rotter, men han sier at de samme grunnleggende prinsippene også gjelder for menneskets hukommelse. Faktisk, sier han, kan det være umulig for mennesker eller andre dyr å bringe et minne i tankene uten å endre det på noen måte. Nader mener det er sannsynlig at noen typer hukommelse, for eksempel en flashbulb-minne, er mer utsatt for endring enn andre. Minner rundt en større begivenhet som 11. september kan være spesielt utsatt, sier han, fordi vi pleier å spille dem om og om igjen i våre sinn og i samtale med andre - med hver repetisjon som har potensial til å endre dem.



For de av oss som verner om minnene våre og liker å tro at de er en nøyaktig oversikt over historien vår, er ideen om at hukommelsen i grunn er smidig mer enn litt urovekkende. Ikke alle forskere mener at Nader har bevist at prosessen med å huske seg selv kan endre minner. Men hvis han har rett, er det kanskje ikke en helt dårlig ting. Det kan til og med være mulig å bruke fenomenet til god bruk for å redusere lidelsen til personer med posttraumatisk stresslidelse, som er plaget av gjentatte minner om hendelser de ønsker de kan legge bak seg.

Nader ble født i Kairo, Egypt. Hans koptiske kristne familie møtte forfølgelse fra arabiske nasjonalister og flyktet til Canada i 1970, da han var 4 år gammel. Mange slektninger gjorde også turen, så mange at kjæresten til Nader erter ham om lydsporet av tusen kyss på store familiesammenkomster mens folk skjenker vanlige hilsener.

Han gikk på høyskole og forskerskole ved University of Toronto, og ble i 1996 med i New York University lab av Joseph LeDoux, en fremtredende nevrolog som studerer hvordan følelser påvirker hukommelsen. Noe av det som virkelig forførte meg med vitenskap er at det er et system du kan bruke til å teste dine egne ideer om hvordan ting fungerer, sier Nader. Selv de mest elskede ideene i et gitt felt er åpne for spørsmål.

Forskere har lenge visst at opptak av minne krever justering av forbindelsene mellom nevroner. Hvert minne justerer noen små undergrupper av nevronene i hjernen (den menneskelige hjerne har 100 milliarder nevroner i det hele tatt), og endrer måten de kommuniserer på. Nevroner sender meldinger til hverandre over smale hull kalt synapser. En synaps er som en travel havn, komplett med maskiner for sending og mottak av last - nevrotransmittere, spesialiserte kjemikalier som overfører signaler mellom nevroner. Alt fraktmaskineriet er bygget av proteiner, de grunnleggende byggesteinene i celler.

En av forskerne som har gjort mest for å belyse måten hukommelsen fungerer på i mikroskopisk skala, er Eric Kandel, en nevrolog ved Columbia University i New York City. I fem tiår med forskning har Kandel vist hvordan kortsiktige minner - de som varer noen få minutter - innebærer relativt raske og enkle kjemiske endringer i synapsen som får den til å fungere mer effektivt. Kandel, som vant en andel av 2000 Nobelprisen i fysiologi eller medisin, fant at for å bygge et minne som varer timer, dager eller år, må nevroner produsere nye proteiner og utvide dokken for å få nevrotransmittertrafikken til å kjøre mer effektivt. Langsiktige minner må bokstavelig talt bygges inn i hjernens synapser. Kandel og andre nevrologer har generelt antatt at når et minne er konstruert, er det stabilt og kan ikke lett angres. Eller, som de sa det, er minnet konsolidert.

I følge dette synet fungerer hjernens hukommelsessystem omtrent som en penn og bærbar PC. For en kort stund før blekket tørker, er det mulig å fleire det som er skrevet. Men etter at minnet er konsolidert, endrer det seg veldig lite. Visst, minnene kan falme gjennom årene som et gammelt brev (eller til og med gå opp i flammer hvis Alzheimers sykdom rammer), men under vanlige omstendigheter forblir innholdet i minnet det samme, uansett hvor mange ganger det blir tatt ut og lest. Nader ville utfordre denne ideen.

I det som viste seg å være et avgjørende øyeblikk i sin tidlige karriere, deltok Nader på et foredrag som Kandel holdt ved New York University om hvordan minner blir registrert. Nader lurte på hva som skjer når et minne blir husket. Arbeid med gnagere fra 1960-tallet stemte ikke overens med konsolideringsteorien. Forskere hadde funnet ut at et minne kunne svekkes hvis de ga et dyr et elektrisk støt eller et medikament som forstyrrer en bestemt nevrotransmitter like etter at de fikk dyret til å huske minnet. Dette antydet at minner var sårbare for forstyrrelser, selv etter at de hadde blitt konsolidert.

For å tenke på det på en annen måte, foreslo arbeidet at arkivering av et gammelt minne for langvarig lagring etter at det ble tilbakekalt var overraskende likt å lage det første gang. Både å bygge et nytt minne og å tømme et gammelt minne antok antagelig å bygge proteiner i synapsen. Forskerne hadde kalt prosessen til rekonsolidering. Men andre, inkludert noen fremtredende hukommelseeksperter, hadde problemer med å replikere disse funnene i sine egne laboratorier, så ideen ble ikke forfulgt.

Nader bestemte seg for å se på konseptet med et eksperiment. Vinteren 1999 lærte han fire rotter at et høyt pip før et mildt elektrisk støt. Det var enkelt - gnagere lærer slike sammenkoblinger etter å ha blitt utsatt for dem bare en gang. Etterpå fryser rotten på plass når den hører tonen. Nader ventet deretter 24 timer, spilte tonen for å aktivere minnet og injiserte et medikament i rottehjernen som forhindrer nevroner i å lage nye proteiner.

piranha er en ferskvannsfisk som finnes i elvene på hvilket kontinent

Hvis minner konsolideres bare en gang, når de først ble opprettet, resonnerte han, ville stoffet ikke ha noen innvirkning på rottenes minne om tonen eller på måten den ville svare på tonen i fremtiden. Men hvis minner i det minste må bygges delvis opp hver gang de blir husket - ned til syntese av friske neuronale proteiner - kan rotter som får stoffet, senere svare som om de aldri hadde lært å frykte tonen og ville ignorere den. I så fall ville studien motsette seg standardoppfatningen av minne. Det var, innrømmer han, et langskudd.

Ikke kast bort tiden din, dette vil aldri fungere, sa LeDoux til ham.

Det funket.

Da Nader senere testet rottene, frøs de ikke etter å ha hørt tonen: det var som om de hadde glemt alt om det. Nader, som ser litt djevelsk ut i øredobber og spisse kinnskjegg, blir fortsatt svimmel å snakke om eksperimentet. Øyne vidstrakte av spenning, han slår kafébordet. Dette er gal, ikke sant? Jeg gikk inn på Joe's kontor og sa: 'Jeg vet at det bare er fire dyr, men dette er veldig oppmuntrende!'

Etter Naders første funn, gjorde noen nevrologer pooh-poohed sitt arbeid i tidsskriftartikler og ga ham den kalde skulderen på vitenskapelige møter. Men dataene slo en mer harmonisk akkord hos noen psykologer. Tross alt hadde eksperimentene deres lenge antydet at hukommelsen lett kan forvrenges uten at folk skjønner det.

I en klassisk 1978-studie ledet av Elizabeth Loftus, en psykolog da ved University of Washington, viste forskere studenter en serie fargefotografier som skildrer en ulykke der en rød Datsun-bil banker en fotgjenger i et overgangsvei. Studentene svarte på ulike spørsmål, hvorav noen var bevisst misvisende. For eksempel, selv om fotografiene hadde vist Datsun ved et stoppskilt, spurte forskerne noen av studentene: Gikk en annen bil forbi den røde Datsun mens den ble stoppet ved avkastningsskiltet?

Senere spurte forskerne alle studentene hva de hadde sett - et stoppskilt eller avkastningsskilt? Studenter som ble bedt om et villedende spørsmål, var mer sannsynlig å gi feil svar enn de andre studentene.

For Nader og hans kolleger støtter eksperimentet ideen om at et minne blir omformet i prosessen med å kalle det opp. Fra vårt perspektiv ser dette mye ut som minnekonsolidering, sier Oliver Hardt, en postdoktor i Naders lab.

Hardt og Nader sier at noe lignende kan skje med flashbulb-minner. Folk har en tendens til å ha nøyaktige minner om de grunnleggende fakta om en viktig hendelse - for eksempel at totalt fire fly ble kapret i angrepene 11. september - men husker ofte personlige detaljer som hvor de var og hva de gjorde på den tiden . Hardt sier at dette kan være fordi dette er to forskjellige typer minner som blir reaktivert i forskjellige situasjoner. TV og annen mediedekning forsterker de sentrale fakta. Men å huske opplevelsen til andre mennesker kan føre til at forvrengninger smyger seg inn. Når du gjenforteller den, blir minnet plastisk, og det som er rundt deg i miljøet kan forstyrre det opprinnelige innholdet i minnet, sier Hardt. I dagene som fulgte 11. september, for eksempel, gjentok folk sannsynligvis gjentatte ganger sine egne personlige historier - hvor var du da du hørte nyhetene? - i samtaler med venner og familie, og kanskje la detaljer om andres historier blandes med sine egne.

Siden Naders opprinnelige eksperiment har dusinvis av studier med rotter, ormer, kyllinger, honningbier og studenter antydet at selv langvarige minner kan forstyrres når de blir husket. Naders mål er å knytte dyreforskningen, og ledetrådene den gir om synapsens travle molekylære maskineri, til den menneskelige hverdagsopplevelsen av å huske.

Noen eksperter tror han kommer foran seg selv, spesielt når han lager sammenhenger mellom menneskets minne og disse funnene hos rotter og andre dyr. Han overselger det litt, sier Kandel.

Daniel Schacter, en psykolog ved Harvard University som studerer hukommelse, er enig med Nader i at forvrengning kan oppstå når folk reaktiverer minner. Spørsmålet er om rekonsolidering - som han mener Nader har demonstrert overbevisende i rotteeksperimenter - er årsaken til forvrengningene. De direkte bevisene er ikke der ennå for å vise at de to tingene er relatert, sier Schacter. Det er en spennende mulighet som folk nå må følge opp.

En virkelig test av Naders teori om minnekonsolidering pågår noen miles fra hans kontor i Montreal, ved Douglas Mental Health University Institute. Alain Brunet, en psykolog, kjører en klinisk studie som involverer personer med posttraumatisk stresslidelse (PTSD). Håpet er at omsorgspersoner kan være i stand til å svekke taket i traumatiske minner som hjemsøker pasienter om dagen og invadere drømmene deres om natten.

Brunet vet hvor kraftige traumatiske minner kan være. I 1989, da han studerte for en mastergrad i psykologi ved University of Montreal, gikk en mann bevæpnet med en halvautomatisk rifle inn i et ingeniørklasserom på campus, skilte mennene fra kvinnene og skjøt kvinnene. Bevæpneren fortsatte massakren i andre klasserom og ganger på universitetets École Polytechnique, skjøt 27 mennesker og drepte 14 kvinner før han drepte seg selv. Det var Canadas verste masseskyting.

Brunet, som var på den andre siden av campus den dagen, sier at dette var en veldig kraftig opplevelse for meg. Han sier at han var overrasket over å oppdage hvor lite det var kjent den gangen om den psykologiske effekten av slike hendelser og hvordan man kan hjelpe mennesker som har levd gjennom dem. Han bestemte seg for å studere traumatisk stress og hvordan han skulle behandle det.

Selv nå, sier Brunet, gir ikke medisiner og psykoterapi som vanligvis brukes til å behandle PTSD, varig lindring for mange pasienter. Det er fortsatt god plass til å oppdage bedre behandlinger, sier han.

I Brunets første studie tok PTSD-pasienter et medikament ment å forstyrre rekonsolidering av fryktede minner. Legemidlet, propranolol, har lenge vært brukt til å behandle høyt blodtrykk, og noen utøvere tar det for å bekjempe sceneskrekk. Legemidlet hemmer en nevrotransmitter kalt noradrenalin. En mulig bivirkning av stoffet er hukommelsestap. (I en studie som ligner Naders originale eksperiment med rotter, har forskere i LeDouxs laboratorium funnet at stoffet kan svekke fryktede minner om en høy tone.)

Pasientene i Brunets studie, publisert i 2008, hadde opplevd en traumatisk hendelse, for eksempel en bilulykke, overgrep eller seksuelle overgrep, omtrent et tiår tidligere. De startet en behandlingsøkt som satt alene i et ubeskrivelig rom med en godt slitt lenestol og en TV. Ni pasienter tok en propranololpiller og leste eller så på TV i en time da stoffet trådte i kraft. Ti fikk en placebo-pille.

Brunet kom inn i rommet og holdt småprat før han fortalte pasienten at han hadde en forespørsel: han ønsket at pasienten skulle lese et manus, basert på tidligere intervjuer med personen, og som beskriver hans eller hennes traumatiske opplevelse. Pasientene, alle frivillige, visste at lesingen ville være en del av eksperimentet. Noen har det bra, noen begynner å gråte, andre må ta en pause, sier Brunet.

En uke senere lyttet PTSD-pasientene til manuset, denne gangen uten å ta stoffet eller placebo. Sammenlignet med pasientene som hadde tatt placebo, var de som hadde tatt propranololen en uke tidligere nå roligere; de hadde en mindre økning i pulsen, og de svettet mindre.

Brunet har nettopp fullført en større studie med nesten 70 PTSD-pasienter. De som tok propranolol en gang i uken i seks uker mens de leste manuset til deres traumatiske hendelse, viste en gjennomsnittlig reduksjon på 50 prosent i standard PTSD-symptomer. De hadde færre mareritt og tilbakeblikk i hverdagen lenge etter at effekten av stoffet hadde gått over. Behandlingen slettet ikke pasientenes minne om hva som hadde skjedd med dem; det ser ut til å ha endret kvaliteten på det minnet. Uke etter uke virker den emosjonelle tonen i minnet svakere, sier Brunet. De begynner å bry seg mindre om det minnet.

Nader sier de traumatiske minnene til PTSD-pasienter kan lagres i hjernen på omtrent samme måte som et minne om en sjokkforutsigende tone lagres i hjernen til en rotte. I begge tilfeller åpner minnet minnet for manipulering. Nader sier at han er oppmuntret av arbeidet så langt med PTSD-pasienter. Hvis det har noen sjanse til å hjelpe folk, må vi gi det et skudd, sier han.

Blant de mange spørsmålene som Nader nå forfølger, er om alle minner blir sårbare når de blir tilbakekalt, eller bare visse minner under visse omstendigheter.

Selvfølgelig er det det enda større spørsmålet: hvorfor er minner så upålitelige? Tross alt, hvis de var mindre utsatt for endring, ville vi ikke lide den pinligheten ved å huske detaljene i en viktig samtale eller en første date.

Så kan redigering være en annen måte å lære av erfaring på. Hvis gode minner om en tidlig kjærlighet ikke ble temperert av kunnskapen om et katastrofalt oppbrudd, eller hvis erindringer om vanskelige tider ikke ble oppveid av kunnskapen om at ting ordnet seg til slutt, vil vi kanskje ikke høste fordelene av disse hardt opptjente livstimer. Kanskje det er bedre hvis vi kan skrive om minnene våre hver gang vi husker dem. Nader antyder at rekonsolidering kan være hjernens mekanisme for å gjenskape gamle minner i lys av alt som har skjedd siden. Med andre ord kan det bare være det som hindrer oss i å leve i fortiden.

Greg Miller skriver om biologi, atferd og nevrovitenskap for Vitenskap Blad. Han bor i San Francisco. Gilles Mingasson er en fotograf med base i Los Angeles.

Karim Nader, nevrolog ved McGill University i Montreal, utfordret ortodokse ideer om minner.(Gilles Mingasson)

Minner lagres i en region i hjernen kalt hippocampus, vist i rødt i denne datamaskinillustrasjonen.(Photo Researchers, Inc.)

Mikroskopiske nerveceller, (farget grønt) er koblet sammen i tette nettverk som koder for informasjon.(Photo Researchers, Inc.)

Forskere studerer ofte 'flashbulb memories', våre tilsynelatende fotografiske mentale bilder av oppsiktsvekkende jevner som romfergen Challenger-eksplosjonen i 1986.(AP Images)

De fleste mennesker har såkalte 'flashbulb memories' om hvor de var og hva de gjorde da noe betydningsfullt skjedde, for eksempel attentatet på president John F. Kennedy. Men så klare og detaljerte som disse minnene føles, synes psykologer at de er overraskende unøyaktige.(AP Images)

Minnet om World Trade Center-angrepet har spilt noen triks for Nader. Han husket at han så fjernsynsopptak 11. september av det første flyet som traff det nordlige tårnet til World Trade Center. Men han ble overrasket da han fikk vite at opptakene ble sendt første gang dagen etter.(AP Images)

Minner endrer måten nerver utveksler signaler på kontaktpunkter som kalles synapser. I dette bildet, forstørret tusenvis av ganger, møter en nervefiber, vist i lilla, en gul cellekropp.(Photo Researchers, Inc.)

Minne er overraskende formbart, sier Elizabeth Loftus, en psykolog ved University of California, Irvine.(Gilles Mingasson)

I et klassisk eksperiment fant Loftus at folk som så bilder av en iscenesatt bilulykke, kunne føres til å huske viktige detaljer.(Elizabeth Loftus)

Folk som så bilen ved et stoppskilt ble senere lurt til å tro at de hadde sett et skilt.(Elizabeth Loftus)

Studier av psykolog Alain Brunet viser tegn til å hjelpe mennesker med posttraumatisk stresslidelse.(Gilles Mingasson)

Pasienter som husket traumet etter å ha tatt et medikament som forstyrrer hukommelsesdannelsen, følte mindre angst når de senere ble minnet om hendelsen. Brunets assistent Elena Saimon demonstrerer.(Gilles Mingasson)



^