Miért teheti hatékonyabbá az elmédet a felejtés
A feledékenység kivédésére egyesek emlékezetpalotát építenek. Ezt a memorizálási módszert az ókorban találta ki (a legenda szerint) a görög költő, Szimonidész Ceoszi Szimonidész, újabban pedig több bestseller könyv (és a Benedict Cumberbatch által alakított Sherlock Holmes “gondolatpalotája”) tette népszerűvé.
A memóriapaloták képzeletbeli építészeti tárházakat biztosítanak mindannak tárolására és előhívására, amire emlékezni szeretnénk. Tizenhat évszázaddal ezelőtt Szent Ágoston az “emlékezet tágas palotáiban” tárolt “számtalan kép kincseiről” beszélt. De a huszonegyedik század tudósai, akik az emlékezetet tanulmányozzák, azonosítottak egy fontos pontot, amire emlékeznünk kell: Még a legpazarabb emlékezetpalotának is szüksége van szemetesládákra.
A felejtés távolról sem jelenti a kudarcot, hanem az agy elsőrendű stratégiája lehet a beérkező információk feldolgozásában.
“Vannak emlékek, amelyeket nem akarunk, és amelyekre nincs szükségünk” – mondja Maria Wimber idegtudós. “A felejtés jó és adaptív dolog”.
A felejtést hagyományosan az agyban rögzített és tárolt információk idővel történő passzív hanyatlásának tekintették. De míg egyes emlékek egyszerűen elhalványulnak, mint a tinta a napfénynek kitett papíron, a legújabb kutatások szerint a felejtés gyakran szándékosabb, és a törlést bonyolult sejtszintű és molekuláris mechanizmusok irányítják. A feledékenység pedig nem feltétlenül a hibás memória jele. “Valójában – mondja Wimber – számítási modellekben és állatkísérletekben is újra és újra bebizonyosodott, hogy egy intelligens memóriarendszernek szüksége van a felejtésre.”
A 19. századi német pszichológus, Hermann Ebbinghaus által kitalált grafikon számszerűsítette az emlékezet időbeli hanyatlását. A modern kutatók ezt a grafikont használják a memória erősítése (vagy konszolidáció, kék nyilak) és az emlékeket lebontó és gyengítő folyamatok (felejtés, rózsaszín nyilak) közötti verseny szemléltetésére. Ebben a példában a visszaemlékezés az emlék elsajátítása után körülbelül két nappal erős (a csúcsszázalék megmarad). Ezt követően az emlék körülbelül két napig gyorsan hanyatlik, majd stabilizálódni kezd, mivel a konszolidáció kiegyenlíti a felejtést.
A felejtés távolról sem jelenti a kudarcot, hanem az agy elsőszámú stratégiája lehet a beérkező információk feldolgozásában. A felejtés azért lényeges, állítják most egyes kutatók, mert az agy memóriaapparátusának biológiai célja nem az információ megőrzése, hanem az, hogy segítsen az agynak megalapozott döntéseket hozni. Az agy felejtésének megértése nyomokat adhat az egészséges agyak mentális teljesítményének fokozásához, ugyanakkor betekintést nyújthat a különböző mentális zavarok hátterében álló mechanizmusokba is.
A memória biológiája
A memória maga még mindig rejtélyes, de alapvetően az agyban végbemenő fizikai változásokból áll, amelyek a múltbeli tapasztalatok reprezentációját kódolják. Ezekhez az emléknyomokhoz – az úgynevezett engrammokhoz – hozzáférhetünk, hogy rekonstruáljuk a múltat, bár tökéletlenül. Sok szakértő úgy véli, hogy az engramok a szinapszisok – az idegsejtek, azaz a neuronok közötti jelátvitel – megerősödésével jönnek létre. Egy emlék felidézése újra aktiválja az idegsejtek jelátvitelének olyan mintázatát, amely az eredeti élményt utánozza.
“Az uralkodó nézet szerint az engram kialakulása a szinaptikus kapcsolatok megerősítését jelenti a neuronpopulációk között…, amelyek aktívak voltak egy esemény során” – írja Sheena Josselyn és Paul Frankland az Annual Review of Neuroscience című folyóiratban. “Ez növeli annak valószínűségét, hogy ugyanez (vagy hasonló) aktivitási mintázat ezen a sejtcsoporton belül egy későbbi időpontban újra létrejöhet.”
Az engrammok nyilvánvalóan nem mentik el minden élmény minden részletét. Az aktivitási minták egyes feljegyzései nem maradnak fenn. És ez jó dolog, mondja Wimber, az angliai Birminghami Egyetem munkatársa.
“A túlságosan pontos emlékezet talán nem igazán az, amit hosszú távon szeretnénk, mert megakadályozza, hogy az emlékeinket új helyzetekre általánosítva használjuk fel” – mondta San Diegóban a Society for Neuroscience közelmúltbeli ülésén. “Ha az emlékeink túl pontosak és túlságosan alkalmazkodóak, akkor nem tudjuk őket arra használni, hogy … előrejelzéseket tegyünk a jövőbeli helyzetekre vonatkozóan.”
Ha az emlékezetünk például minden pontos részletét tárolja annak, hogy megharapta egy kutya a parkban, akkor nem feltétlenül tudnánk, hogy egy másik parkban egy másik kutyától óvakodnunk kell. “Valójában”, mondja Wimber, “amit talán szeretnénk, az egy rugalmasabb és általánosabb memória, és ez egy kicsit a részletek elfelejtésével és inkább az emlékezet lényegének kialakításával járna.”
Az ilyen “áramvonalasított” memóriák nem a hibák mellékhatásai vagy a memória teljesítményének korlátozásai, mutatott rá Frankland és Blake Richards a Neuron 2017-es számában megjelent tanulmányában. Az ilyen egyszerűsítés “az adaptív memória lényeges összetevője” – írták. “Az egyszerű emlékezet, amely a tapasztalataink lényegét tárolja, és elkerüli a bonyolult részleteket, jobb lesz a jövőbeli eseményekre való általánosításhoz.”
A lényeg, és csak a lényeg, ezért értékes segítség az okos döntések meghozatalához, mondja Frankland, a torontói Hospital for Sick Children kórház munkatársa, és Richards, a Torontói Egyetem munkatársa. Sőt, úgy vélik, helytelen úgy gondolni a memóriára, mint “egyszerűen az információ időben történő nagy pontosságú továbbításának eszközére”. Inkább azt javasolják, hogy “a memória célja az intelligens döntéshozatal irányítása.”
A lényeg megismerése különösen hasznos változó környezetben, ahol egyes emlékek elvesztése több szempontból is javítja a döntéshozatalt. Egyrészt a felejtés kiküszöbölheti az elavult információkat, amelyek akadályoznák a józan ítélőképességet. A múltat túl hűen reprodukáló emlékek pedig ronthatják az eltérő jövőképek elképzelésének képességét, ami a viselkedést túl rugalmatlanná teszi ahhoz, hogy megbirkózzon a változó körülményekkel. A felejtés elmulasztása a nem kívánt vagy gyengítő emlékek fennmaradását eredményezheti, mint például a poszttraumás stresszbetegség esetében.
Az aktív felejtés
A felejtés nagy értéke magában foglalja, hogy nem véletlenül történik. Bizonyos esetekben a felejtés egyszerűen azt tükrözheti, hogy egy emléknyomot képtelenek vagyunk felidézni, még akkor is, ha az azt kódoló engramm érintetlen marad. Egyre több kutató azonban úgy véli, hogy nem ez lehet a teljes történet. Ahogy Ronald Davis és Yi Zhong rámutat, az agy figyelemre méltó tárolási képessége arra utal, hogy hatékony információkezelő rendszerrel rendelkezik, amely fel van szerelve az adatok megsemmisítésének módszereivel. “Az agyban idővel felhalmozódni képes memória-engramok rendkívüli nagy száma miatt logikusnak tűnik, hogy az agynak rendelkeznie kell … mechanizmusokkal a használaton kívülre került emlékek eltávolítására” – írták 2017-ben a Neuron című szaklapban.
A pszichológusok már több mint fél évszázada foglalkoznak az aktív felejtés lehetőségével, de csak az elmúlt mintegy 15 évben halmoztak fel a kutatók jelentős neurobiológiai bizonyítékokat a témában. Bár a felejtés idegtudományi vizsgálata még gyerekcipőben jár, a tudósok már elkezdték felismerni az agy néhány taktikáját az információk törlésére. A Neuron című folyóiratban megjelent tanulmányukban Davis, a floridai Scripps Kutatóintézet munkatársa és Zhong, a pekingi Tsinghua Egyetem munkatársa az elmúlt évek különböző tanulmányait ismertetik a felejtés folyamatát megvalósító mechanizmusokról.
Az emlékek megszerzésekor (balra fent) az emlék nyomai molekuláris változások révén a sejtek hálózataiban tárolódnak, engramot alkotva. Az engramokban tárolt emlékek “passzívan” is elfelejtődhetnek különböző folyamatok révén (balra lent), például az emlék előhívását lehetővé tevő kontextuális jelek elvesztése, az előhívás zavarása más hasonló emlékek által, vagy egyszerűen az engram sejtjeiben lévő instabil biológiai anyagok bomlása révén. Egyes kutatók úgy vélik, hogy az “aktív” felejtés hatásosabb lehet az emlékek törlésében, mint a passzív mechanizmusok. Az aktív felejtés számos formáját javasolták, beleértve a kellemetlen emlékek elnyomására irányuló szándékos kísérleteket (motivált felejtés); az emlék egyes részeinek elfelejtését más részek előhívásával; az emlékezet más információfeldolgozásból eredő interferencia által kiváltott bomlását; és az “intrinsic” felejtést – az információ sejtek és biokémiai folyamatok általi törlését, amely az agy memóriakészülékének alapvető része az információ hatékony kezelésére.
A felejtés egy része valóban “passzívnak” tűnik – az engrammokat alkotó biológiai anyag természetes bomlásának vagy az előhívás képességének elvesztésének eredménye, jegyezte meg Davis és Zhong. A felejtés számos formája azonban inkább olyan, mintha egy olyan programot futtatnánk, amely letörli az adatokat a merevlemezről. Az új ingerek például aktívan zavarhatják a régi emlékeket. Egy emlék egyes részeinek felidézése más részek elvesztését idézheti elő. A “felejtő sejtek” pedig valójában jelezhetik az agynak, hogy eltüntesse az emléknyomokat, javasolta Davis és Zhong. “Feltételezzük, hogy … az agynak is megvan a velejáró biológiai képessége arra, hogy az emléknyomokat az emlékek megszerzéséhez és tárolásához hasonló jelzőrendszerek segítségével eltüntesse”. Valójában a felejtés lehet az agy fő stratégiája az információkezelésben.
“Azt feltételezném, hogy a felejtés lehet az agy alapértelmezett rendszere” – mondta Davis az idegtudományi találkozón. “Lehet, hogy van egy lassú, krónikus felejtési jel az agyunkban, amely alapvetően azt mondja, hogy töröljünk ki mindent, hacsak nem jön egy bíró, aki … közbelép, és azt mondja, hogy ezt az emléket érdemes megmenteni.”
A különböző kísérleti vizsgálatokban Davis és mások bőséges bizonyítékot gyűjtöttek össze az emlékeket aktívan törlő biokémiai folyamatok szerepére. A gyümölcslegyeken végzett vizsgálatok például a jól ismert kémiai hírvivő molekulát, a dopamint érintik.
A legyek képesek emlékezni arra, hogy elkerüljenek egy olyan szagot, amelyet áramütés kísért, ezt a memóriát a gombatest-neuronok néven ismert idegsejtek kezelik. Az áramütések más idegsejteket aktiválnak, amelyek dopamint továbbítanak a gombatestsejtekhez, és olyan biokémiai reakciókat indítanak el, amelyek elraktározzák az áramütést a szaggal összekötő emléket. Ez az emlék azonban hamar elfelejtődik (általában másnapra). Valami kitörli, és a bizonyítékok arra utalnak, hogy a dopamin felelős a felejtésért is.
A dopamin kettős szerepe nem teljesen tisztázott. De a gombatest neuronok két különböző molekuláris antennával rendelkeznek, amelyek a dopaminra reagálnak; az egyik ilyen antenna (vagy receptormolekula) kezdeményezi az emlékképzést, a másik elősegíti a törlést. Az, hogy a dopamin elősegíti vagy törli az emlékezetet, a kontextustól függhet, beleértve az uralkodó biokémiai körülményeket és azt, hogy a gombatest-neuron éppen mennyire aktív.
A gyümölcslegyek emlékeznek arra, hogy félnek egy szagtól, ha annak jelenlétét áramütés kíséri. Ez az emlékezet azért alakul ki, mert az áramütés a gombatest neuronjaihoz kapcsolódó idegsejtekből a dopamin molekula felszabadulását serkenti, ugyanakkor, amikor a szag (kalciumon keresztül) sejtszintű jelzést vált ki. Amikor a dopamin stimulálja, a gombatest neuronján egy “molekuláris antenna” vagy receptormolekula (dDA1) olyan kémiai reakciókat indít el (a cAMP jelzőmolekulán keresztül), amelyek átstrukturálják a gombatest neuronját, megerősítve az emlékezetet. Az emlékezés idővel elhalványul, mivel a szag hiányában a dopamin alacsonyabb szintje egy másik dopaminreceptor-molekulát (DAMB) stimulál, ami az emlék gyengüléséhez vezet.
A törlési folyamatban mindenesetre részt vesz egy Rac1 nevű fehérje, amely a szinapszisok strukturálásában játszik szerepet. A szinapszisok átstrukturálása a Rac1 hatására felelős lehet az engramok gyengüléséért, egyes tanulmányok szerint. A Rac1 aktivitásának blokkolása például segít meghosszabbítani azt, hogy az emlékek meddig maradnak fenn.
A Rac1 egy második felejtési mechanizmusban is részt vehet, amelyet az új idegsejtek születése (a neurogenezis néven ismert folyamat) vezérel. Patkányokon végzett vizsgálatok azt találták, hogy a meglévő idegi áramkörökbe integrált új idegsejtek képesek átstrukturálni az áramköröket. A kapcsolatok ilyen változásai megnehezíthetik az emlékek elérését, mondta Frankland az idegtudományi találkozón. Állatkísérletek kimutatták, hogy a neurogenezis megszakítása megőrzi az emlékeket, míg a neurogenezis magas szintje a felejtést segíti elő. Hogy a felejtésnek ez a formája fontos-e az embernél, még nem ismert, mivel a neurogenezis mennyisége a felnőtt embereknél még mindig tisztázatlan kérdés.
A bizonyítékok mindenesetre arra utalnak, hogy a “felejtő sejtek” számos típusának kell részt vennie az engramok törlésében. “Valószínűleg több tucat molekuláris és sejtes útvonal létezik az emlékek törléséhez” – írta Davis és Zhong a Neuronban.
Az, hogy ezek a folyamatok hogyan és mikor működnek, különböző tényezőktől, például a fizikai aktivitástól, a stressztől és az alvástól függhet. Az alvás köztudottan javítja a memóriát az emberekben és más állatokban, feltehetően azáltal, hogy olyan időt biztosít, amikor az emlékek tárolódhatnak (vagy “konszolidálódhatnak”) az agyban. Az alvás azonban azáltal is segítheti a memóriát, hogy elnyomja azokat a folyamatokat, amelyek a felejtést irányítják – mutat rá Davis és Zhong. Egy 2015-ben a Cell című szaklapban megjelent tanulmány bizonyítékot talált arra, hogy az alvás gátolja a dopamin felejtést jelző jelének felszabadulását a gombatest neuronjaiban.
Ha a felejtés a kulcsa annak, hogy az agy sikeresen feldolgozza azt a hatalmas adatbevitelt, amellyel naponta találkozik – ahogy azt az eddig felhalmozott kutatások sugallják -, akkor a felejtési folyamat hibái hihetően hozzájárulhatnak az agyi rendellenességekhez, jegyzi meg Davis és Zhong. A felejtés képességének hiányosságai például szerepet játszhatnak az autizmus spektrum zavaraiban. Minden bizonnyal a poszttraumás stressz zavar erőteljes és gyengítő emlékei a zavaró élmények elfelejtésének képtelenségét tükrözik. A nem kívánt, ismétlődő, tolakodó emlékek egyes pszichiátriai rendellenességek, például a skizofrénia jellemzői. A függőséget okozó droghasználattal kapcsolatos jelzések elfelejtésének képtelensége pedig rontja a szerhasználatból való felépülést.
A pozitív oldalon a felejtés biológiájának jobb megismerése segíthet olyan gyógyszerek azonosításában, amelyek képesek a szükséges emlékeket fokozni, miközben a nemkívánatosakat eltüntetik. De ilyen előnyök csak sokkal több kutatás után jelentkezhetnek, mondta Davis az idegtudományi találkozón – egy meglehetősen gyéren látogatott ülésen felszólalva.
“Még nagyon-nagyon az elején járunk annak, hogy megpróbáljuk megérteni az aktív felejtés neurobiológiáját” – mondta. De arra számít, hogy a terület gyorsan nagyobb figyelmet fog kapni.
“Garantálom, hogy öt év múlva ez a terem tele lesz” – mondta. “Idegtudósok hordái kezdik majd megszállni ezt a területet”. Ha igaza van, a felejtésről szóló jövőbeli találkozókat talán jobb lenne egy tágas palotában összehívni – rengeteg szemetesládával és talán még egy kukával is.