Kunnen wetenschappers het geheugen 'hacken'?
De moderne wetenschap biedt ons eindeloze mogelijkheden om ons lichaam en onze geest gezond te houden, maar sommige recente wetenschappelijke bezigheden zijn ook het middelpunt van controverse geweest. Een daarvan is de interesse van onderzoekers in het manipuleren van herinneringen. Is dit mogelijk, en zo ja, waarom zouden we het willen bereiken?
Onze herinneringen bepalen zo veel van wie we zijn, en de dingen die we ons herinneren, kunnen vaak onze ervaring van de wereld bepalen.
En hoewel positieve herinneringen ons kunnen helpen groeien en bloeien, hebben negatieve herinneringen niet altijd zulke welkome effecten.
Soms kunnen onaangename herinneringen deel uitmaken van een leercurve - verbrand worden door kokend water betekent dat we de volgende keer voorzichtiger zullen zijn bij het hanteren van de waterkoker.
Er zijn echter ook herinneringen die echt traumatisch zijn, en het herinneren ervan kan leiden tot leed en ernstige psychische aandoeningen, zoals posttraumatische stressstoornis (PTSD).
De studie van geheugen - vorming, herinnering en vergeten - trekt veel aandacht en nieuwsgierigheid bij neurowetenschappers, psychologen en zelfs onderzoekers uit de geesteswetenschappen, omdat er nog zoveel is dat we niet volledig begrijpen over de processen rondom het geheugen.
En hoewel we nog meer moeten weten over hoe herinneringen in de hersenen ontstaan, zijn onderzoekers de afgelopen jaren begonnen met het onderzoeken van de mogelijkheid om herinneringen te manipuleren - met name negatieve - om te zien of ze ze helemaal kunnen verzwakken of verwijderen.
In deze Spotlight-functie kijken we kort naar waarom we het ons herinneren en waarom we het natuurlijk vergeten. We onderzoeken ook enkele onderzoeken die zich hebben verdiept in geheugenmanipulatie, waarin we uitleggen hoe onderzoekers dit willen bereiken en waarom.
Herinneringen aan en vergeten
Wanneer de hersenen informatie coderen, worden die gegevens opgeslagen in groepen neuronen die synapsen - of verbindingen waardoor hersencellen kunnen "communiceren" - met elkaar verbonden zijn.
Wetenschappers associëren sterkere synapsen doorgaans met een beter geheugen, en de hersenen 'actualiseren' constant synaptische verbindingen, waarbij nieuwe worden gevormd of oude worden versterkt, naarmate nieuwe herinneringen worden opgebouwd of we oudere updaten.
Synapsen kunnen echter ook zwakker worden als ze niet vaak genoeg worden geactiveerd, en de hersenen verliezen vaak sommige van deze verbindingen helemaal. Vergeten kan dus van nature voorkomen en onderzoekers beweren inderdaad dat vergeten een cruciaal onderdeel is van leren en het creëren van nieuwe herinneringen.
Medisch nieuws vandaag sprak met Sam Berens, Ph.D., die momenteel onderzoeksassistent is aan de Universiteit van York in het Verenigd Koninkrijk, en hij legde ons uit dat natuurlijk vergeten te wijten kan zijn aan een paar verschillende redenen.
"Vergeten vindt plaats omdat het niet energie-efficiënt zou zijn om alle herinneringen die we elke dag vormen voor onbepaalde tijd vast te houden", legde hij uit, eraan toevoegend dat het "ook een natuurlijk gevolg lijkt te zijn van neurogenese - het proces dat nieuwe hersencellen aanmaakt ter ondersteuning van toekomstig leren. "
"Hierdoor kan het opruimen van oude en ongebruikte herinneringen rechtstreeks verband houden met ons vermogen om nieuwe dingen te leren", vertelde hij MNT.
Maar wetenschappers blijven de vele complicaties onderzoeken die geheugenherinnering en -vorming in de weg staan. Niet al onze herinneringen zijn bijvoorbeeld correct, en soms 'implementeren' onze hersenen het vergeten als een verdedigingsmechanisme.
Geheugenconformiteit en vervorming
Uit eerder onderzoek is gebleken dat sociale interacties iemands herinnering aan een gebeurtenis kunnen beïnvloeden, evenals wat andere mensen zich herinneren - of beweren te herinneren - over dezelfde gebeurtenis.
Volgens een rapport in het tijdschrift Wetenschap, "Conformiteit kan zich voordoen in twee vormen, die aanvankelijk vergelijkbaar, expliciet gedrag overbrengen, maar fundamenteel verschillend zijn." Dit zijn:
- Persoonlijke conformiteit, waarbij "de herinnering van een individu echt kan worden veranderd door sociale invloed, wat resulteert in langdurige, aanhoudende geheugenfouten."
- Publieke conformiteit, waarin "individuen ervoor kunnen kiezen om uiterlijk te gehoorzamen, door een verslag te geven dat past bij dat van anderen, maar innerlijk zekerheid te behouden in hun eigen oorspronkelijke geheugen."
Hoewel publieke conformiteit in feite de eigen geheugenperceptie van een persoon niet beïnvloedt, kan deelname aan dit proces ertoe leiden dat die persoon de herinnering van anderen aan de gebeurtenis beïnvloedt.
Tegelijkertijd merken de auteurs van het rapport op dat "geheugenconformiteit ook een adaptief doel kan dienen, omdat sociaal leren vaak efficiënter en nauwkeuriger is dan individueel leren", wat niet altijd betrouwbaar is.
Studies hebben bijvoorbeeld aangetoond dat het proces van het ophalen van het geheugen kan betekenen dat het oorspronkelijke geheugen wordt herschreven - met het geheugen van dat geheugen - zodat het oorspronkelijke geheugen vervormd raakt.
Een studie die in de Journal of Neuroscience verschijnt, noemt dit "door retrieval geïnduceerde vervorming", en legt uit dat de vervorming kan optreden omdat het retrievalproces het geheugen heeft gewijzigd, "of omdat het heeft geleid tot de vorming van nieuwe [...] associaties" die " vastgelopen ”, om zo te zeggen, in de oorspronkelijke herinnering.
"Een herinnering is niet simpelweg een beeld dat wordt geproduceerd door de tijd terug te reizen naar de oorspronkelijke gebeurtenis - het kan een beeld zijn dat enigszins vervormd is door de eerdere keren dat je het je herinnerde", zegt Donna Bridge, een van de auteurs van het onderzoek.
"Herinneringen zijn niet statisch. Als je je iets herinnert in de context van een nieuwe omgeving en tijd, of als je zelfs in een andere bui bent, kunnen je herinneringen de nieuwe informatie integreren. "
Donna-brug
Vergeten als een adaptief mechanisme
Bovenop de problemen rond hoe we ons de dingen herinneren die we ons herinneren, is er ook het probleem waarom we het vergeten, en sommige onderzoekers merken op dat vergeten soms voorkomt als een adaptief mechanisme.
Een manier waarop vergeten kan worden aangepast, vertelde Berens MNT, is dat door het loslaten van irrelevante details, onze hersenen dan beter in staat zijn om belangrijke informatie op te roepen.
"[Mijn] eigen werk suggereert dat het vergeten van specifieke details van een gebeurtenis ons in staat stelt ons te concentreren op het grotere geheel en algemene patronen naar voren te halen die de toekomst kunnen voorspellen," legde hij uit.
“Bijvoorbeeld, precies onthouden welke bomen in het bos de lekkerste vruchten dragen, is pas zinvol als je al die vruchten hebt opgegeten. In plaats van de specifieke bomen te onthouden, is het misschien het beste om het algemene gebied van een bos met de beste bomen te onthouden. "
Sam Berens, Ph.D.
“Soms gaat het om het vergeten van specifieke details […] en het vervagen van vele ervaringen om een algemeen patroon te trekken”, vervolgt Berens.
De onderzoeker merkte ook op dat een andere manier waarop vergeten een nuttig proces kan zijn, is door negatieve herinneringen buiten bereik te plaatsen, zodat ze minder verontrustend zijn voor de persoon op wie ze betrekking hebben.
"Herinneringen aan emotionele of traumatische gebeurtenissen verliezen na verloop van tijd hun emotionele toon", zegt Berens, en "dit kan ons helpen om ervaringen uit het verleden opnieuw te beoordelen en te leren zonder de noodzaak om alle bijbehorende emoties tegelijkertijd opnieuw te ervaren."
Opdringerige herinneringen verstoren
Maar wat gebeurt er als traumatische herinneringen aanhouden en ongevraagd weer de kop opsteken? Deskundigen noemen dit de "opdringerige herbeleving van trauma", en het is een kernkenmerk van PTSD.
Personen die PTSD ervaren, kunnen zich spontaan een traumatische herinnering herinneren, of het gevoel hebben dat ze teruggaan naar de context die het trauma veroorzaakte.
Dit effect kan de persoon ernstig leed bezorgen en leiden tot grillig gedrag als copingstrategie.
Om deze reden hebben sommige wetenschappers zich afgevraagd welke benadering ze zouden kunnen volgen om negatieve herinneringen te verzwakken of te manipuleren en hun effect te verminderen. En we weten al dat het mogelijk is om een herinnering te verstoren en te voorkomen dat deze stolt.
"[M] emories kunnen actief worden verzwakt na de vorming", vertelde Berens ons en legde uit dat dit "een proces is dat verschilt van vergeten".
“Ten eerste lijkt er na geheugenvorming een tijdvenster te zijn waar herinneringen bijzonder zwak en gevoelig voor interferentie zijn - waar tegenstrijdige informatie de inhoud van een geheugen kan overschrijven. [...] Herinneringen kunnen ook worden verzwakt door simpelweg terug te halen ... Ja, het simpelweg oproepen van een herinnering maakt het gevoeliger voor verzwakking, vervorming of uitwissen. "
Sam Berens, Ph.D.
Berens legde verder uit dat het medicijn Propranolol, dat artsen kunnen voorschrijven voor PTSD, al een beetje de pijnlijke herinneringen verzwakt om hun effect te temperen.
"Dit is hoe Propranolol wordt gebruikt om patiënten met PTSD te helpen", legde hij uit, eraan toevoegend dat "[eerst] de patiënt herinnert aan het trauma, wat het geheugen verzwakt, dan wordt Propranolol gegeven, waardoor de emoties niet meer worden hersteld. gecodeerd als een nieuw geheugen. "
Desalniettemin zijn onderzoekers nog steeds op zoek naar andere manieren om geheugenvorming en herinnering te verstoren. Dergelijke studies kunnen niet alleen helpen bij het vinden van nieuwe behandelingen voor PTSD en andere verschijnselen zoals fobieën, maar ze kunnen ook nieuwe informatie onthullen over hoe geheugengerelateerde hersenmechanismen werken.
Geheugenmanipulatie bestuderen
Om te proberen te begrijpen of we herinneringen kunstmatig kunnen manipuleren, probeerde een team van onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge eerst valse herinneringen bij muizen op te wekken.
Deze eerste studie, die verscheen in Wetenschap gebruikte in 2013 een optogenetische techniek om de vorming van een 'hybride' geheugen in de hersenen van muizen te manipuleren. Deze methode vereist het gebruik van lichtstralen om neuronen te activeren die onderzoekers hebben ontworpen om op deze stimulus te reageren.
In de studie gebruikte het team onder leiding van prof.Susumu Tonegawa optogenetische methoden om twee groepen neuronen te synchroniseren: een in de hippocampus, die een ruimtelijk geheugen activeerde, en een in de amygdala, die een angstgeheugen activeerde.
Het experiment was succesvol - de muizen begonnen angst te associëren met een ruimte waar ze nog nooit een slechte ervaring hadden gehad.
In een verdere studie door hetzelfde team - waarin ze publiceerden Natuur in 2014 - Tonegawa en zijn collega's slaagden erin om dezelfde techniek te gebruiken om negatieve associaties in de hersenen van muizen 'uit te schakelen'.
Een andere studie verscheen in PLOS One in hetzelfde jaar, ontdekten dat onderzoekers konden voorkomen dat slechte herinneringen zich opnieuw in de hersenen van ratten nestelden door xenongas - een verdovingsmiddel - op het juiste moment toe te dienen.
Hersenen van mens versus dier
Maar zijn dergelijke studies bij dieren echt een indicatie van wat er onder vergelijkbare omstandigheden in het menselijk brein zou gebeuren?
Berens vertelde ons dat, hoewel er inderdaad enkele discrepanties zijn tussen menselijke hersenen en de hersenen van niet-menselijke zoogdieren waar onderzoekers gewoonlijk mee werken, de overeenkomsten sterk genoeg zijn om ons een goed idee te geven van hoe menselijke hersenen zouden werken in dezelfde context.
"We lijken in veel belangrijke opzichten erg op niet-menselijke zoogdieren zoals muizen en ratten," legde Berens uit MNT"Hetzelfde geheugenvorming en consolidatieproces dat ons helpt te leren lezen en schrijven, werkt ook bij ratten en muizen met slechts zeer kleine verschillen", zei hij.
Meer recentelijk echter, zoals we hierover berichtten MNT vorige maand heeft een onderzoeksteam uit drie landen de stap genomen om negatieve herinneringen bij mensen te verzwakken.
In hun recente experimenten stelden de wetenschappers vrijwilligers bloot aan onaangename inhoud, zodat ze eerst de ongewenste herinneringen konden vormen. Vervolgens vroegen ze de deelnemers om die herinneringen op te roepen, om het proces van geheugenconsolidatie op gang te brengen.
Op dat moment diende het team echter een verdovingsmiddel - propofol - toe aan enkele deelnemers. Ze ontdekten dat de vrijwilligers na deze interventie de onaangename inhoud die ze eerder uit het hoofd hadden geleerd, niet meer goed konden herinneren.
Dit bracht de onderzoekers tot de conclusie dat sedatie, in sommige gevallen althans, zou kunnen helpen om de reconsolidatie van traumatische herinneringen bij mensen te verstoren, als ze - zoals bij de eerdere studie bij ratten - op het juiste moment worden afgegeven.
Dit proces zou een nuttige methode kunnen zijn om de impact van traumatische herinneringen bij mensen die worden beïnvloed door dergelijke opdringerige gedachten, te verminderen.
“Herinneringen verwarmen je van binnenuit. Maar ze scheuren je ook uit elkaar ”, schrijft auteur Haruki Murakami in de roman Kafka aan de kust, en we hebben nog een weg te gaan om te leren hoe we onze herinneringen het beste kunnen gebruiken voor groei en om te voorkomen dat ze een obstakel worden.
