Biologiczne i psychologiczne podstawy rekonsolidacji pamięciCzas czytania: 10 min

Bartosz Bagrowski

2021-08-01
Biologiczne i psychologiczne podstawy rekonsolidacji pamięci<span class="wtr-time-wrap after-title">Czas czytania: <span class="wtr-time-number">10</span> min </span>

Wieści ze świata nauki to cykl tekstów skupiających się na najnowszych doniesieniach naukowo-badawczych z różnorodnych dziedzin. W tekstach tych omawiane są bieżące artykuły publikowane w prestiżowych czasopismach naukowych, a także ich znaczenie dla stanu współczesnej wiedzy. Powszechnie znana jest sentencja autorstwa Newtona, zgodnie z którą to, „co my wiemy, to tylko kropelka. Czego nie wiemy, to cały ocean.” Celem tekstów publikowanych w tym dziale jest przybliżenie czytelnikom właśnie tych kropelek.

 

 

Biologiczne i psychologiczne podstawy rekonsolidacji pamięci

Jednymi z podstawowych procesów poznawczych towarzyszących nam na co dzień oraz mających istotne znaczenie w rozwoju człowieka i tworzeniu obrazu świata są pamięć oraz uczenie się. Stanowią one narzędzia, dzięki którym kształtują się umiejętności intelektualne oraz ruchowe, nawiązywane są relacje społeczne, budowany jest obraz otaczającego świata czy wypracowywane są sposoby rozwiązywania problemów. Mechanizmy pamięci oraz uczenia się pozwalają bowiem na unikanie spotkanych wcześniej zagrożeń oraz kształtowanie korzystnych nawyków i budowanie sieci kontaktów społecznych czy gromadzenie wiedzy i doświadczeń. Procesy zapamiętywania i wydobywania informacji z pamięci stanowią istotny element takich nauk, jak psychologia, kognitywistyka, epistemologia czy neuronauki (szczególnie neurobiologia, neurochemia, neurofizyka i neuroinformatyka)1. Pamięć i uczenie się są bowiem procesami, które przebiegają na czterech poziomach funkcjonowania układu nerwowego: molekularnym, systemowym, poznawczym i obliczeniowym, a ponadto stanowią również przedmiot filozoficznych rozważań w zakresie teorii poznania. Zagadnienie pamięci – ze względu na swoją złożoność – jest więc rozpatrywane interdyscyplinarnie2.

 

Pamięć – od filozofii do inżynierii

Choć pamięć przez długi czas była postrzegana jako zagadnienie fenomenologiczne i niematerialne3, to jednak współczesna nauka przyniosła szereg odkryć, dzięki którym można wyjaśnić ogólny mechanizm pamięci na gruncie biologicznym. Teoria magazynów pamięciowych traktująca pamięć jako wyłącznie zagadnienie niematerialnego umysłu została pod koniec XX wieku wyjaśniona na gruncie neuroanatomii4. Magazyny pamięciowe stały się w ten sposób już nie tylko konstruktami abstrakcyjnymi, ale konkretnymi strukturami mającymi swoje miejsce w określonych obszarach układu nerwowego. Podobnie dzięki odkryciu zjawiska neuroplastyczności sam proces zapamiętywania przestał być rozpatrywany wyłącznie na gruncie filozoficznym czy behawioralnym, ale również neurofizjologicznym i molekularnym5. W ten sposób nauki o poznaniu stały się pomostem pomiędzy naukami humanistyczno-społecznymi (epistemologią i psychologią) a przyrodniczymi (biologią i chemią). Ostatnimi czasy wiedza o procesach poznawczych wykorzystywana jest także w naukach inżynieryjno-technicznych do modelowania sztucznych sieci neuronowych, a także tworzenia modeli obliczeniowych, narzędzi analitycznych, baz danych oraz sztucznej inteligencji6. Zagadnieniami tymi zajmuje się głównie neuroinformatyka. Głównym celem badań z tego obszaru jest lepsze zrozumienie działania układu nerwowego, ale również zastosowanie tej wiedzy w praktyce inżynieryjnej i technologicznej, szczególnie w informatyce, automatyce i robotyce. W ten sposób sztuczne sieci neuronowe stają się niejako kolejnym przykładem bioniki, czyli badania zasad działania organizmów i adaptowania ich do różnorakich działów techniki7.

 

Biochemiczne i biofizyczne podstawy pamięci

Oprócz szerokich zastosowań w praktyce inżynieryjnej procesy pamięciowe są nadal przedmiotem badań neuronauk, a w szczególności neurobiologii, neurochemii, neurofizyki czy neurofizjologii. Za zapamiętywanie informacji odpowiada wiele struktur neuronalnych, a najczęściej zwraca się uwagę na hipokamp (pamięć długotrwała i przestrzenna) i resztę płatu skroniowego (organizacja i magazynowanie informacji) oraz na płat czołowy (pamięć krótkotrwała i przetwarzanie informacji)8. Znacznie ważniejsze dla zrozumienia pamięci było jednak nie tylko zlokalizowanie poszczególnych ośrodków neuronalnych, ale w szczególności omówienie mechanizmów fizjologicznych stojących za zapamiętywaniem informacji oraz ich przypominaniem. W tym kontekście zwraca się uwagę na neuroplastyczność, czyli zdolność układu nerwowego do adaptacyjnych zmian strukturalnych i biochemicznych w odpowiedzi na uszkodzenia, nowe sytuacje lub pod wpływem procesu uczenia się9. Ogólnie rzecz ujmując, neuroplastyczność jest zdolnością układu nerwowego do przekształcania się w odpowiedzi na określone czynniki. Zapoczątkowaniem zmian plastycznych w neuronach jest wystąpienie długotrwałego wzmocnienia synaptycznego, które z kolei indukuje szereg innych procesów prowadzących ostatecznie do wytworzenia nowej synapsy, czyli połączenia pomiędzy neuronami odpowiadającego za konsolidację danej informacji, czyli – innymi słowy – jej zapamiętanie. W procesie neuroplastyczności bierze udział szereg czynników – od pojedynczych jonów, przez neurotransmitery, aż po białka – które odpowiadają za utworzenie biologicznego śladu pamięciowego, który jest neuroanatomiczną reprezentacją zapamiętanej informacji10. Dla prawidłowego funkcjonowania pamięci ważna jest jednak nie tylko konsolidacja (zapamiętywanie informacji) oraz reaktywacja wspomnień (wydobywanie informacji z pamięci), ale również rekonsolidacja, czyli proces ponownego stabilizowania informacji po reaktywacji wspomnienia. Skonsolidowane wspomnienia są bowiem trwałe, jednak ich ponowna aktywacja w procesie przypominania wymaga restabilizacji śladu pamięciowego w postaci rekonsolidacji11. Choć biologiczna rola cyklu destabilizacji-rekonsolidacji jest wciąż nieznana, to jednak aktualne wyniki badań opublikowane na łamach prestiżowego periodyku „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” rzucają nowe światło na wspomniane procesy12.

 

Neurobiologia rekonsolidacji pamięci i jej implikacje dla psychoterapii

Zespół naukowców z Rio Grande w Brazylii przeprowadził badania, których wyniki zostały zaprezentowane w artykule zatytułowanym Dopamine Control Whether New Declarative Information Updates Reactivated Memories Through Reconsolidation [Dopamina kontroluje, czy nowe deklaratywne informacje są w stanie aktualizować reaktywowane wspomnienia w procesie rekonsolidacji]. Badacze zaobserwowali, że procesy konsolidacji i rekonsolidacji są zależne od stanu aktywacji hipokampalnych receptorów dopaminowych D1/D5, a sam proces rekonsolidacji odpowiada nie tylko za ponowną stabilizację informacji w pamięci, ale również za aktualizowanie wiedzy, czyli uzupełnianie wcześniej zdobytych informacji o nowe elementy. Uczeni zauważają, że choć konsolidacja jest istotna i konieczna, to jednak właśnie rekonsolidacja pozwala na łączenie śladów pamięciowych z już zdobytą wiedzą, co stanowi podstawę kojarzenia, rozumienia i analizowania poszczególnych informacji oraz doświadczanej rzeczywistości. Rekonsolidacja leży więc u podstaw mechanizmów uczenia się, a w szczególności elaboracji13. Autorzy pracy zwracają uwagę, że ich wyniki mogą odegrać istotną rolę kliniczną w psychoterapii, bowiem zrozumienie i odpowiednie wykorzystanie mechanizmów rekonsolidacji może pozwolić np. na pozbycie się traumatycznych wspomnień lub przywoływanie tych pozytywnych. Zauważają jednak przy tym, że z narzędziem tym należy się obchodzić ostrożnie, bowiem według autorów wskazówki deklaratywne mogą wywoływać nieprzewidziane zmiany w pamięci, a przykładem takich zmian mogą być fałszywe wspomnienia14.

Prezentowana praca jest kolejnym świadectwem ukazującym, jak wiele procesów psychicznych nadal wymaga wyjaśnienia na gruncie neuronauki oraz jak istotne dla praktyki klinicznej i ludzkiej psychiki okazują się odkrycia z zakresu biochemii i biologii molekularnej.

Bartosz Bagrowski

 

Źródło zdjęcia: Pixabay

Ikonka cyklu: Pixabay

Ostatnia aktualizacja strony: 30.07.2021

Przypisy

  1. Por. W. Duch, Czym jest kognitywistyka?, „Kognitywistyka i Media w Edukacji” 1998, nr 1, s. 9–50 [dostęp 31 VII 2021]; W. Duch, Fizyka umysłu, „Postępy Fizyki” 2002, nr 53D, s. 92–103 [dostęp 31 VII 2021]; K. Bryzek-Maczewska, Pamięć – teorie i hipotezy, „Wrota Umysłu” 2009 [dostęp 31 VII 2021].
  2. Por. A.D. Brown et al., Introduction: Is an Interdisciplinary Field of Memory Studies Possible?, „International Journal of Politics, Culture, and Society IJPS” 2009, Vol. 22, s. 117-124 [dostęp 31 VII 2021]; C.H. Rojas-Fernandez, T. Patel, L. Lee, An Interdisciplinary Memory Clinic: A Novel Practice Setting For Pharmacists In Primary Care, „The Annals of Pharmacotherapy” 2014, Vol. 48, No. 6, s. 785–795.
  3. Por. M. Miłkowski, R. Poczobut, Czym jest i jak istnieje umysł?, „Diametros” 2005, nr 3, s. 27–55 [dostęp 31 VII 2021]; K. Łabno, Pamięć a czas – od Arystotelesa do św. Tomasza, „Tarnowskie Studia Teologiczne” 2014, t. 33, nr 1, s. 17–24 [dostęp 31 VII 2021].
  4. Por. A.P. Krysiak, Korowe mechanizmy pamięci w ujęciu funkcjonalnym. Perspektywa biolingwistyczna, „Investigationes Linguisticae” 2010, Vol. 22, s. 28–41 [dostęp 31 VII 2021]; Miry, J. Li, L. Chen, The Quest for the Hippocampal Memory Engram: From Theories to Experimental Evidence, „Frontiers in Behavioral Neuroscience” 2021, Vol. 14, No. 632019 [dostęp 31 VII 2021].
  5. Por. M. Sidaway, E. Czernicka, A. Sosnowski, Neuroplastyczność i związane z nią procesy naprawcze w przebiegu usprawniania po udarze mózgu z uwzględnieniem Terapii Ruchem Wymuszonym Koniecznością, „Postępy Rehabilitacji” 2013, nr 2, s. 37–43 [dostęp 31 VII 2021]; M.M. Poo et al., What Is Memory? The Present State of the Engram, „BMC Biology” 2016, Vol. 14, No. 40 [dostęp 31 VII 2021].
  6. Por. E. Pluta, M. Magnuski, Sekretne życie sieci neuronowych. Sztuczna inteligencja a neuronauka, „Strefa Psyche Uniwersytetu SWPS” [dostęp 31 VII 2021]; What is Neuroinformatics, „INCF – Enablin Open and FAIR Neuroscience” [dostęp 31 VII 2021]; Sztuczne sieci neuronowe, „Sztuczna Inteligencja” [dostęp 31 VII 2021].
  7. Więcej informacji na temat bioniki można znaleźć w tekstach: B. Bagrowski, Bionika w ekonomii, „W Poszukiwaniu Projektu” 10.07.2020 [dostęp 31 VII 2021]; Evolution News, Inteligentny projekt u ptaków i owadów jako inspiracja dla aeronautyki oraz innych dziedzin nauki, tłum. P. Maksymowicz, „W Poszukiwaniu Projektu” 09.09.2020 [dostęp 31 VII 2021].
  8. Por. R.F. Thompson, J.J. Kim, Memory Systems In the Brain And Localization of a Memory, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 1996, Vol. 93, No. 24, s. 13438–13444 [dostęp 31 VII 2021]; Pamięć i wspomnienia – jak działa ta machina, „Piękno Umysłu” 2018 [dostęp 31 VII 2021].
  9. Por. J. Panasiuk, Uczenie się a mechanizmy neuroplastyczności, „Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska Lublin – Polonia. Sectio N” 2016, Vol. 1, s. 163–179 [dostęp 31 VII 2021]; M. Kossut, Neuroplastyczność – podstawowe mechanizmy, „Neuropsychiatria i Neuropsychologia” 2019, t. 14, nr 1-2, s. 1–8 [dostęp 31 VII 2021].
  10. Por. S.A. Josselyn, S. Köhler, P.W. Frankland, Finding the Engram, „Nature Reviews Neuroscience” 2015, Vol. 16, s. 521–534 [dostęp 31 VII 2021].
  11. Por. J.L.C. Lee, K. Nader, D. Schiller, An Update on Memory Reconsolidation Updating, „Trends in Cognitive Sciences” 2017, Vol. 21, No. 7, s. 531–545 [dostęp 31 VII 2021]; J.I. Rossato et al., PKMζ Inhibition Disrupts Reconsolidation and Erases Object Recognition Memory, „the Journal of Neuroscience” 2019, Vol. 39, No. 10, s. 1828–1841 [dostęp 31 VII 2021].
  12. Por. M.C. Gonzalez et al., Dopamine Controls Whether New Declarative Information Updates Reactivated Memories Through Reconsolidation, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 2021, Vol. 118, No. 29, e2025275118 [dostęp 31 VII 2021].
  13. Elaboracja to mechanizm uczenia się polegający na wyjaśnianiu nowego zagadnienia wiedzą już zdobytą lub uzupełniania wcześniej zdobytej wiedzy o nowe elementy. Por. L.M. Bartsch, K. Oberauer, The Effects of Elaboration On Working Memory And Long-term Memory Across Age, „Journal of Memory and Language” 2021, Vol. 118, No. 104215 [dostęp 31 VII 2021]; Processes in Long-Term Memory: Rehearsal, Elaboration, and Organization, „EduGyaan” 2017 [dostęp 31 VII 2021].
  14. Fałszywe wspomnienia to obecne w pamięci nieprawdziwe wspomnienia obdarzone silnym subiektywnym przekonaniem o ich prawdziwości. Wynika to m.in. z faktu, że podczas wyobrażania aktywowane są podobne obszary mózgowia, jak podczas przypominania, ale również ze schematów poznawczych lub podatności na sugestię. Por. K. Holland, T.J. Legg, False Memory: What You Need to Know, „Healthline” 2019 [dostęp 31 VII 2021]; J. Shaw, Do False Memories Look Real? Evidence That People Struggle to Identify Rich False Memories of Committing Crime and Other Emotional Events, „Frontiers in Psychology” 2020, Vol. 11, No. 650 [dostęp 31 VII 2021].

Literatura:

  1. Bagrowski B., Bionika w ekonomii, „W Poszukiwaniu Projektu” 10.07.2020 [dostęp 31 VII 2021].
  2. Bartsch L.M., Oberauer K., The Effects of Elaboration On Working Memory And Long-term Memory Across Age, „Journal of Memory and Language” 2021, Vol. 118, No. 104215 [dostęp 31 VII 2021].
  3. Brown A.D. et al., Introduction: Is an Interdisciplinary Field of Memory Studies Possible?, „International Journal of Politics, Culture, and Society IJPS” 2009, Vol. 22, s. 117–124 [dostęp 31 VII 2021].
  4. Bryzek-Maczewska K., Pamięć – teorie i hipotezy, „Wrota Umysłu” 2009 [dostęp 31 VII 2021].
  5. Duch W., Czym jest kognitywistyka?, „Kognitywistyka i Media w Edukacji” 1998, nr 1, s. 9–50 [dostęp 31 VII 2021].
  6. Duch W., Fizyka umysłu, „Postępy Fizyki” 2002, nr 53D, s. 92–103 [dostęp 31 VII 2021].
  7. Evolution News, Inteligentny projekt u ptaków i owadów jako inspiracja dla aeronautyki oraz innych dziedzin nauki, tłum. P. Maksymowicz, „W Poszukiwaniu Projektu” 09.09.2020 [dostęp 31 VII 2021].
  8. Gonzalez M.C. et al., Dopamine Controls Whether New Declarative Information Updates Reactivated Memories Through Reconsolidation, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 2021, Vol. 118, No. 29, e2025275118 [dostęp 31 VII 2021].
  9. Holland, Legg T.J., False Memory: What You Need to Know, „Healthline” 2019.
  10. Josselyn S.A., Köhler S., Frankland P.W., Finding the Engram, „Nature Reviews Neuroscience” 2015, Vol. 16, s. 521–534 [dostęp 31 VII 2021].
  11. Kossut M., Neuroplastyczność – podstawowe mechanizmy, „Neuropsychiatria i Neuropsychologia” 2019, t. 14, nr 1-2, s. 1–8 [dostęp 31 VII 2021].
  12. Krysiak A.P., Korowe mechanizmy pamięci w ujęciu funkcjonalnym. Perspektywa biolingwistyczna, „Investigationes Linguisticae” 2010, Vol. 22, s. 28–41 [dostęp 31 VII 2021].
  13. Lee J.L.C., Nader K., Schiller D., An Update on Memory Reconsolidation Updating, „Trends in Cognitive Sciences” 2017, Vol. 21, No. 7, s. 531–545 [dostęp 31 VII 2021].
  14. Łabno K., Pamięć a czas – od Arystotelesa do Św. Tomasza, „Tarnowskie Studia Teologiczne” 2014, t. 33, nr 1, s. 17–24 [dostęp 31 VII 2021].
  15. Miłkowski M., Poczobut R., Czym jest i jak istnieje umysł?, „Diametros” 2005, nr 3, s. 27–55 [dostęp 31 VII 2021].
  16. Miry O., Li J., Chen L., The Quest for the Hippocampal Memory Engram: From Theories to Experimental Evidence, „Frontiers in Behavioral Neuroscience” 2021, Vol. 14, No. 632019 [dostęp 31 VII 2021].
  17. Pamięć i wspomnienia – jak działa ta machina, „Piękno Umysłu” 2018 [dostęp 31 VII 2021].
  18. Panasiuk J., Uczenie się a mechanizmy neuroplastyczności, „Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska Lublin – Polonia. Sectio N” 2016, Vol. 1, s. 163–179 [dostęp 31 VII 2021].
  19. Pluta E., Magnuski M., Sekretne życie sieci neuronowych. Sztuczna inteligencja a neuronauka, „Strefa Psyche Uniwersytetu SWPS” [dostęp 31 VII 2021].
  20. Poo M.M. et al., What Is Memory? The Present State of the Engram, „BMC Biology” 2016, Vol. 14, No. 40 [dostęp 31 VII 2021].
  21. Processes in Long-Term Memory: Rehearsal, Elaboration, and Organization, „EduGyaan” 2017 [dostęp 31 VII 2021].
  22. Rojas-Fernandez C.H., Patel T., Lee L., An Interdisciplinary Memory Clinic: A Novel Practice Setting For Pharmacists In Primary Care, „The Annals of Pharmacotherapy” 2014, Vol. 48, No. 6, s. 785–
  23. Rossato J.I. et al., PKMζ Inhibition Disrupts Reconsolidation and Erases Object Recognition Memory, „the Journal of Neuroscience” 2019, Vol. 39, No. 10, s. 1828–1841 [dostęp 31 VII 2021].
  24. Shaw, Do False Memories Look Real? Evidence That People Struggle to Identify Rich False Memories of Committing Crime and Other Emotional Events, „Frontiers in Psychology” 2020, Vol. 11, No. 650 [dostęp 31 VII 2021].
  25. Sidaway M., Czernicka E., Sosnowski A., Neuroplastyczność i związane z nią procesy naprawcze w przebiegu usprawniania po udarze mózgu z uwzględnieniem Terapii Ruchem Wymuszonym Koniecznością, „Postępy Rehabilitacji” 2013, nr 2, s. 37–43 [dostęp 31 VII 2021].
  26. Sztuczne sieci neuronowe, „Sztuczna Inteligencja” [dostęp 31 VII 2021].
  27. Thompson R.F., Kim J.J., Memory Systems In the Brain And Localization of a Memory, „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” 1996, Vol. 93, No. 24, s. 13438–13444 [dostęp 31 VII 2021].
  28. What is Neuroinformatics, „INCF – Enablin Open and FAIR Neuroscience” [dostęp 31 VII 2021].

Dodaj komentarz