Minder lagret i et stykke rottehjerne

Når du husker noget, er det fordi, nervecellerne i din hjerne gentager et reaktionsmønster, som den tidligere har koblet til, hvad det end var, der aktiverede din hukommelse.

En version af sådan en hukommelse er nu genskabt i dødt hjernevæv fra en rotte.

Forskere fra Case Western Reserve University i USA har skabt kunstig, hukommelsesagtig aktivitet i den døde rottes hjernevæv, og den aktivitet fortsatte med at blive genskabt i cellerne i op til 15 sekunder efter, at udløseren var afsluttet.

Kort sagt: Hjernestykket i skålen huskede noget.

Sådanne opdagelser kan sætte tanker i gang hos de fleste af os. Hvad hvis man en dag bare kan kopiere hukommelsessekvenser og implantere dem direkte, uden at skulle gå den kedelige omvej af faktik at lære noget?

»Dette er ekstremt vigtigt arbejde, en grundforskningsopdagelse og en af de ting, som bringer vores viden om hukommelsen videre,« siger David Clayton Rowland, postdoktor ved Centre for the Biology of Memory ved NTNU (Norges teknisk-naturvidenskabelige universitet).

»Men jeg tvivler alligevel på, om vi nogensinde vil kunne implantere falske minder i folks hjerner eller læse deres tanker i en scanner,« siger han til forskning.no.

15 sekunders 'minder'

Eksperimentet blev for nyligt publiceret i tidsskriftet Nature Neuroscience, og det kan forhåbentlig lære os mere om, hvordan hukommelsen fungerer. Foreløbig ved vi nemlig kun lidt om de fysiske mekanismer, som er i sving, når du for eksempel lærer dig selv dit kodeord til din Faceboook-konto.

Neurologiprofessoren Ben W. Strowbridge og ph.d.-studerende Robert A. Hyde skar en rottes hjerne i skiver, lagde skiverne i en petriskål og fæstede elektroder til fire forskellige nerveceller på den ene side af skiven.

Så brugte de elektroderne til at stimulere nervecellerne, og de målte, hvad der samtidig skete i resten af hjerneklumpen, og efter elektriciteten var fyret af. De fire nerveceller blev stimuleret efter hinanden, derefter i kombination med hinanden, og forskerne varierede, hvilken slags stimuli, de satte i gang – kort, lang, intens, mild og så videre.

Det viste sig, at nogle typer input gav et helt specifikt output i den anden ende af hjerneklumpen, som både var unik for den ene stimulerede celle, og den samme hver gang det samme input blev givet.

Det kan sammenlignes med beskeden ’skriv kodeord her’ (input) og så at huske koden (output).

Aktivitetsmønstret, som blev sat i gang af elektrodestimuleringen, kunne vare i op til 15 sekunder – cellenetværket kunne altså ’huske kodeordet’, endda et lille stykke tid efter at stimuleringen var ovre.

Viser netværket bag korttidshukommelsen

»Det er interessant, at forskerne har stimuleret hjernecellerne kort, og så ser aktivitet længe derefter,« siger David Clayton Rowland, som selv arbejder med, hvordan hukommelsen fungerer.

»De viser desuden, at de specifikke reaktionsmønstre ikke handler om, at de involverede hjerneceller ligger tæt på hinanden fysisk set – det er noget i disse netværk, som selv fortæller, hvilken eller hvilke af de fire celler, som faktisk blev stimuleret.«

Dette handler om korttidshukommelse, det minde vi bruger, når vi skal lære os noget for en kort stund. Det kan for eksempel være, når du modtager en kode på telefonen til din biografbillet og så skal taste den ind på en automat for at få billetten skrevet ud.

»I og med at aktiviteten i hjernecellerne varede længere end selve stimuleringen, ser det ud til, at dette aktivitetsmønster er noget, som hjælper hippocampus – hukommelsescentret i hjernen – til at beholde ting i arbejdshukommelsen i længere tidsperioder.«

»Det ser altså ud til, at de har fundet ud af, hvordan korttidshukommelsen fungerer.«

Samme mekanismer i levende menneskehjerner?

Ben W. Strowbridge og Robert A. Hyde har dermed identificeret netværket af specifikke celletyper involveret i det at huske ting i korte perioder.

Det store spørgsmål er, om dette kan overføres til levende menneskehjerner.

»Hjernestykket ’huskede’ stedet, hvor den blev stimuleret, og den huskede også et specielt mønster af stimuli. Det er ganske forskelligt fra det at huske en ting eller en kode,« påpeger David Clayton Rowland.

»Det står stadig tilbage at se, om dette lader sig overføre til menneskelig hukommelse, for dette er jo et relativt enkelt cellenetværk i en skive død hjerne. Nu bliver det vigtigt at vise, at de samme netværk er aktive i et vågent dyr, som udfører opgaver.«

Udenadslære - en saga blot?

Det er alligevel vanskeligt ikke at lade fantasien løbe løbsk, når man møder denne type forskning.

Hvis vi kan finde ud af at aflæse det specifikke aktivitetsmønster knyttet til for eksempel det at kunne navnene på alle verdens lande, vil vi så kunne fremprovokere det mønster direkte i din hjerne med elektrodestimulering?

I så fald vil konceptet udenadslære være en saga blot.

Tankelæsning fra hjernescanning er virkelighed

David Clayton Rowland fortæller, at der er sket meget spændende med kunstig hukommelse og forskellige former for tankelæsning de seneste år.

»Jeg var for nylig medforfatter på en artikel, hvor vi viser, at det er muligt at sammensmelte et ægte minde fra den virkelige verden og et kunstigt minde fra stimulering i musehjerner, så musene huskede mindet som en kombination af de to. Så det er jo fremskridt i den retning, men jeg vil ikke sige, at det betyder, at vi kan implantere minder,« siger han.

»For nylig var der også nogen, som scannede folks hjerneaktivitet, og fra det kunne aflæse, hvad det var, de tænkte på. Men det krævede, at forskerne havde aflæst deltagernes hjerner på forhånd og set, hvilken slags aktivitet svarede til for eksempel ’bold’ eller ’hest’.«

Da deltagerne blev vist genstanden på ny, kunne forskerne studere hjernemønstret og se, hvilken af tingene deltageren så på.

Din bedstemor, dit hjernemønster

»Problemet med denne teknologi er, at mønstret, du kan aflæse i en fMRI-maskine (functional Magnetic Resonance Imaging) er meget grov, og for at få aflæsninger af enkelthjerneceller bliver du nødt til at foretage fysiske indgreb i menneskers hjerner. Der skal vældig meget til, før du må foretage sådanne indgreb på forsøgsdeltagere,« siger David Clayton Rowland.

De vildeste fremtidsfantasier om kunstig hukommelsesaflæsning og implantering vil nok forblive netop fantasier. Problemerne kommer nemlig, når du skal forsøge at lave et tankekort af alle tankerne og minderne, en person kan have.

»Jeg har svært ved at forestille mig, at vi nogensinde vil kunne putte en person i en scanner og aflæse nøjagtigt, hvad de tænker på. Hver hjerne er unik, og det gælder specielt i de højerestående områder, som for eksempel hippocampus. Den ændrer sig hele tiden, hver gang den får nye påvirkninger,« påpeger David Clayton Rowland.

»Lad os sige, at du tænker på din bedstemor, mens du ligger i hjernescanneren. Du har et koncept om, hvem og hvordan hun er, men jeg kender hende ikke. Det er ganske usandsynligt, at vi skal kunne lave et hjernekort, som viser det specifikke tankemønster ’bedstemor’.«

© forskning.no Oversættelse: Julie M. Ingemansson