Saya masih ingat film laga "Johnny the Mnemonic". Di sana K. Reeves menanamkan flash drive ke otak dan mengunggah sejumlah informasi yang tidak terukur di sana. Betapa kerennya mengingat semuanya! Tapi Sherlock Holmes menyebut ingatan - loteng. Jika Anda membuang semuanya di sana dan menyimpannya selama bertahun-tahun, maka tidak mungkin menemukannya di sana dengan cepat, dan mungkin tidak akan berfungsi sama sekali. Oleh karena itu, dia hanya mengingat apa yang dia butuhkan dalam pekerjaannya.
Saat ini, bahkan jawaban atas pertanyaan dasar - apakah ingatan dalam ruang dan waktu - sebagian besar dapat terdiri dari hipotesis dan asumsi. Jika kita berbicara tentang ruang angkasa, maka masih belum terlalu jelas bagaimana ingatan diatur dan di mana tepatnya ia berada di otak. Data sains menunjukkan bahwa elemennya ada di mana-mana, di setiap area "materi abu-abu" kita.
Selain itu, satu dan sama, tampaknya, informasi dapat ditulis ke dalam memori di tempat yang berbeda.
Misalnya, telah ditetapkan bahwa memori spasial (ketika kita mengingat lingkungan tertentu untuk pertama kalinya - ruangan, jalan, lanskap) dikaitkan dengan area otak yang disebut hipokampus. Ketika kita mencoba untuk mengeluarkan situasi ini dari ingatan kita, katakanlah, sepuluh tahun kemudian, maka ingatan ini sudah diekstraksi dari area yang sama sekali berbeda. Ya, ingatan bisa bergerak di dalam otak, dan tesis ini paling baik diilustrasikan dengan eksperimen yang pernah dilakukan pada ayam. Pencetakan memainkan peran penting dalam kehidupan ayam yang baru menetas - pembelajaran instan (dan penempatan memori adalah pembelajaran). Misalnya, seekor ayam melihat benda bergerak besar dan segera "membekas" di otak: ini adalah induk ayam, Anda harus mengikutinya. Namun jika setelah lima hari bagian otak yang bertugas membekas dikeluarkan dari ayam, ternyata… hafalan tersebut belum kemana-mana. Itu telah dipindahkan ke area lain, dan ini membuktikan bahwa ada satu gudang untuk hasil pembelajaran langsung, dan satu lagi untuk penyimpanan jangka panjang.
Kami mengingat dengan senang hati
Tetapi bahkan lebih mengejutkan bahwa otak tidak memiliki urutan pergerakan memori yang begitu jelas dari operasional ke permanen, seperti yang terjadi di komputer. Memori kerja, yang merekam sensasi langsung, secara bersamaan memicu mekanisme memori lainnya - jangka menengah dan jangka panjang. Tetapi otak adalah sistem yang intensif energi dan oleh karena itu mencoba mengoptimalkan penggunaan sumber dayanya, termasuk memori. Oleh karena itu, alam telah menciptakan sistem bertingkat. Memori kerja dengan cepat terbentuk dan dengan cepat dihancurkan - ada mekanisme khusus untuk ini. Tetapi peristiwa yang sangat penting dicatat untuk penyimpanan jangka panjang, sementara kepentingannya ditekankan oleh emosi, sikap terhadap informasi.
Video promosi:
Pada tingkat fisiologis, emosi adalah pengaktifan sistem modulasi biokimia yang paling kuat. Sistem ini melepaskan hormon-mediator yang mengubah biokimia memori ke arah yang benar. Diantaranya, misalnya, adalah berbagai hormon kesenangan, yang namanya tidak terlalu mengingatkan pada neurofisiologi melainkan kronik kriminal: ini adalah morfin, opioid, cannabinoid - yaitu obat-obatan yang diproduksi oleh tubuh kita. Secara khusus, endocannabinoid dihasilkan langsung di sinapsis - kontak sel saraf. Mereka mempengaruhi keefektifan kontak ini dan, dengan demikian, "mendorong" pencatatan informasi ini atau itu dalam memori. Sebaliknya, zat lain dari jumlah mediator hormon dapat menekan proses pemindahan data dari memori kerja ke memori jangka panjang.
Mekanisme emosional, yaitu penguatan memori biokimiawi sedang dipelajari secara aktif. Satu-satunya masalah adalah bahwa penelitian laboratorium semacam ini hanya dapat dilakukan pada hewan, tetapi seberapa banyak tikus laboratorium dapat memberi tahu kita tentang emosinya?
Jika kita telah menyimpan sesuatu dalam ingatan kita, maka terkadang tiba saatnya untuk mengingat informasi ini, yaitu mengekstraknya dari ingatan. Tetapi apakah kata "ekstrak" benar? Ternyata, tidak terlalu banyak. Tampaknya mekanisme memori tidak mengambil informasi, tetapi memperbaruinya. Tidak ada informasi dalam mekanisme ini, seperti halnya tidak ada suara atau musik di "perangkat keras" penerima radio. Tetapi semuanya jelas dengan penerima - ia memproses dan mengubah sinyal elektromagnetik yang diterima ke antena. Jenis "sinyal" apa yang diproses saat mengekstrak memori, di mana dan bagaimana data ini disimpan, masih sangat sulit untuk dikatakan. Namun, telah diketahui bahwa selama perenungan, memori ditulis ulang, dimodifikasi, atau setidaknya ini terjadi pada beberapa jenis memori.
Bukan listrik, tapi kimia
Dalam mencari jawaban atas pertanyaan tentang bagaimana seseorang dapat memodifikasi atau bahkan menghapus memori, penemuan penting telah dibuat dalam beberapa tahun terakhir, dan sejumlah karya telah muncul pada "molekul memori".
Faktanya, mereka telah mencoba mengisolasi molekul semacam itu, atau setidaknya beberapa bahan pembawa pemikiran dan ingatan, selama dua ratus tahun, tetapi tidak berhasil. Pada akhirnya, ahli neurofisiologi sampai pada kesimpulan bahwa tidak ada yang spesifik untuk memori di otak: ada 100 miliar neuron, ada 10 kuadriliun koneksi di antara mereka, dan di suatu tempat di luar sana, dalam jaringan skala kosmik ini, memori, pikiran, dan perilaku dikodekan secara seragam. Berbagai upaya telah dilakukan untuk memblokir bahan kimia tertentu di otak, dan ini telah menyebabkan perubahan dalam memori, tetapi juga perubahan pada seluruh fungsi tubuh. Baru pada tahun 2006 karya pertama tentang sistem biokimia muncul, yang tampaknya sangat spesifik untuk memori. Penyumbatannya tidak menyebabkan perubahan dalam perilaku atau kemampuan belajar - hanya hilangnya sebagian ingatannya. Misalnya, memori situasi,jika blocker telah disuntikkan ke dalam hipokampus. Atau syok emosional jika pemblokir disuntikkan ke amigdala. Sistem biokimia yang ditemukan adalah protein, enzim yang disebut protein kinase M-zeta, yang mengontrol protein lain.
Salah satu masalah utama neurofisiologi - ketidakmampuan untuk melakukan percobaan pada manusia. Namun, bahkan pada hewan primitif, mekanisme ingatan dasar serupa dengan kita.
Molekul tersebut bekerja di lokasi kontak sinaptik - kontak antar neuron di otak. Di sini kita harus membuat satu penyimpangan penting dan mengklarifikasi secara spesifik kontak-kontak ini. Otak sering disamakan dengan komputer, dan oleh karena itu banyak orang berpikir bahwa hubungan antara neuron, yang menciptakan segala sesuatu yang kita sebut pemikiran dan memori, pada dasarnya bersifat listrik. Tapi bukan ini masalahnya. Bahasa sinapsis adalah kimia, di sini beberapa molekul yang disekresikan, seperti kunci dengan kunci, berinteraksi dengan molekul lain (reseptor), dan baru kemudian proses kelistrikan dimulai. Efisiensi dan throughput yang tinggi dari sinaps bergantung pada berapa banyak reseptor spesifik yang akan dikirim melalui sel saraf ke tempat kontak.
Protein dengan khasiat khususProtein kinase M-zeta hanya mengontrol pengiriman reseptor ke sinaps dan dengan demikian meningkatkan efisiensinya. Ketika molekul-molekul ini dihidupkan pada saat yang sama dalam puluhan ribu sinapsis, pengalihan sinyal terjadi, dan sifat umum dari jaringan neuron tertentu berubah. Semua ini memberi tahu kita sedikit tentang bagaimana perubahan dalam memori dikodekan dalam pengubahan rute ini, tetapi satu hal yang pasti: jika protein kinase M-zeta diblokir, memori akan terhapus, karena ikatan kimia yang menyediakannya tidak akan berfungsi. "Molekul" memori yang baru ditemukan memiliki sejumlah ciri menarik.
Pertama, ia mampu mereproduksi diri. Jika, sebagai hasil dari pembelajaran (yaitu memperoleh informasi baru), aditif tertentu dalam bentuk sejumlah protein kinase M-zeta tertentu terbentuk di sinaps, maka jumlah ini dapat tetap di sana untuk waktu yang sangat lama, terlepas dari kenyataan bahwa molekul protein ini terurai dalam tiga hingga empat hari. Entah bagaimana, molekul itu memobilisasi sumber daya sel dan memastikan sintesis dan pengiriman molekul baru ke tempat kontak sinaptik untuk menggantikan yang tersisa.
Kedua, salah satu fitur paling menarik dari protein kinase M-zeta adalah pemblokirannya. Ketika para peneliti perlu mendapatkan zat untuk percobaan memblokir "molekul" memori, mereka hanya "membaca" bagian gennya, yang mengkode penghambat peptida sendiri, dan mensintesisnya. Namun, pemblokir ini tidak pernah diproduksi oleh sel itu sendiri, dan untuk tujuan apa evolusi meninggalkan kode di dalam genom tidak jelas.
Ciri penting ketiga dari molekul ini adalah bahwa ia dan penghambatnya memiliki penampilan yang hampir sama untuk semua makhluk hidup dengan sistem saraf. Ini menunjukkan bahwa dalam diri orang protein kinase M-zeta kita berurusan dengan mekanisme adaptif paling kuno yang juga menjadi dasar dibangunnya ingatan manusia.
Tentu saja, protein kinase M-zeta bukanlah "molekul memori" dalam arti yang diharapkan oleh para ilmuwan di masa lalu untuk menemukannya. Ini bukan pembawa materi informasi yang dihafal, tetapi, jelas, bertindak sebagai pengatur kunci efektivitas koneksi di dalam otak, memulai munculnya konfigurasi baru sebagai hasil dari pembelajaran.
Membuat kontak
Sekarang percobaan dengan penghambat protein kinase M-zeta memiliki karakter "menembak melintasi area". Zat tersebut disuntikkan ke bagian tertentu dari otak hewan percobaan dengan bantuan jarum yang sangat tipis dan, dengan demikian, segera mematikan memori dalam blok fungsional yang besar. Batasan penetrasi pemblokir tidak selalu jelas, begitu juga dengan konsentrasinya di area situs yang dipilih sebagai target. Akibatnya, tidak semua eksperimen di area ini memberikan hasil yang tidak ambigu.
Pemahaman yang benar tentang proses yang terjadi dalam memori dapat disediakan oleh pekerjaan pada tingkat sinapsis individu, tetapi ini membutuhkan pengiriman yang ditargetkan dari penghambat ke kontak antar neuron. Hari ini tidak mungkin, tetapi karena tugas seperti itu dihadapi sains, cepat atau lambat alat untuk solusinya akan muncul. Harapan khusus disematkan pada optogenetika. Telah ditetapkan bahwa sel di mana kemampuan untuk mensintesis protein peka cahaya dibangun dengan metode rekayasa genetika dapat dikontrol menggunakan sinar laser. Dan jika manipulasi seperti itu pada tingkat organisme hidup belum dilakukan, sesuatu yang serupa telah dilakukan atas dasar kultur sel yang tumbuh, dan hasilnya sangat mengesankan.
Penulis - Doktor Ilmu Biologi, Anggota Terkait Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, Profesor, Direktur IVNDiNF RAS
