Dlaczego zapominanie może uczynić twój umysł bardziej wydajnym
W dążeniu do odpierania zapominalstwa, niektórzy ludzie budują pałac pamięci. Jest to metoda zapamiętywania wymyślona w starożytności przez (jak głosi legenda) greckiego poetę Simonidesa z Ceos, a ostatnio spopularyzowana przez wiele bestsellerowych książek (i „pałac umysłu” Benedicta Cumberbatcha w roli Sherlocka Holmesa).
Pałace pamięci zapewniają wyimaginowane architektoniczne repozytoria do przechowywania i pobierania wszystkiego, co chciałbyś zapamiętać. Szesnaście wieków temu, św. Augustyn mówił o „skarbach niezliczonych obrazów” przechowywanych w jego „przestronnych pałacach pamięci”. Ale naukowcy dwudziestego pierwszego wieku, którzy badają pamięć, zidentyfikowali ważną kwestię, o której należy pamiętać: Nawet najbardziej luksusowy pałac pamięci potrzebuje koszy na śmieci.
Daleko od oznaczania porażki, zapominanie może być czołową strategią mózgu w przetwarzaniu przychodzących informacji.
„Istnieją wspomnienia, których nie chcemy i nie potrzebujemy”, mówi neuronaukowiec Maria Wimber. „Zapominanie jest dobre i jest rzeczą adaptacyjną”.
Tradycyjnie, zapominanie było uważane za bierny rozpad w czasie informacji zapisanych i przechowywanych w mózgu. Ale podczas gdy niektóre wspomnienia mogą po prostu zanikać jak atrament na papierze wystawionym na działanie promieni słonecznych, ostatnie badania sugerują, że zapominanie jest często bardziej celowe, z wymazywaniem orkiestrowanym przez skomplikowane mechanizmy komórkowe i molekularne. A zapominanie niekoniecznie jest oznaką wadliwej pamięci. „W rzeczywistości”, mówi Wimber, „w modelach obliczeniowych, a także w pracy na zwierzętach, wielokrotnie wykazano, że inteligentny system pamięci potrzebuje zapominania.”
Wykres wymyślony przez XIX-wiecznego niemieckiego psychologa Hermanna Ebbinghausa opisywał ilościowo rozkład pamięci w czasie. Współcześni badacze używają tego wykresu do zilustrowania konkurencji między wzmacnianiem pamięci (lub konsolidacją, niebieskie strzałki) a procesami, które degradują i osłabiają wspomnienia (zapominanie, różowe strzałki). W tym przykładzie przypomnienie jest silne (szczytowy odsetek zostaje zachowany) po około dwóch dniach od nabycia pamięci. Następnie pamięć gwałtownie niszczeje przez około dwa dni, po czym zaczyna się stabilizować jako konsolidacja równoważąca zapominanie.
Daleko od oznaczania porażki, zapominanie może być czołową strategią mózgu w przetwarzaniu przychodzących informacji. Niektórzy badacze twierdzą, że zapominanie jest niezbędne, ponieważ biologicznym celem mózgowego aparatu pamięci nie jest przechowywanie informacji, ale raczej pomaganie mózgowi w podejmowaniu właściwych decyzji. Zrozumienie, w jaki sposób mózg zapomina, może dostarczyć wskazówek na temat zwiększenia wydajności umysłowej w zdrowych mózgach, a także zapewnić wgląd w mechanizmy leżące u podstaw różnych zaburzeń psychicznych.
Biologia zapamiętywania
Pamięć sama w sobie jest nadal czymś w rodzaju tajemnicy, ale zasadniczo składa się z fizycznych zmian w mózgu, które kodują reprezentację przeszłych doświadczeń. Te ślady pamięciowe – znane jako engramy – mogą być dostępne w celu rekonstrukcji przeszłości, aczkolwiek niedoskonale. Wielu ekspertów uważa, że engramy są budowane poprzez wzmacnianie synaps – miejsc, w których sygnały są przekazywane pomiędzy komórkami nerwowymi, czyli neuronami. Przywołanie pamięci reaktywuje wzorzec sygnalizacji komórek nerwowych, który naśladuje oryginalne doświadczenie.
„Przeważa pogląd, że tworzenie engramu polega na wzmocnieniu połączeń synaptycznych między populacjami neuronów … które są aktywne podczas zdarzenia,” Sheena Josselyn i Paul Frankland piszą w bieżącym Annual Review of Neuroscience. „To zwiększa prawdopodobieństwo, że ten sam (lub podobny) wzór aktywności w tym zespole komórek może być odtworzony w późniejszym czasie.”
Engramy oczywiście nie zapisują każdego szczegółu każdego doświadczenia. Niektóre zapisy wzorców aktywności nie utrzymują się. I to jest dobra rzecz, mówi Wimber, z University of Birmingham w Anglii.
„Zbyt precyzyjna pamięć nie jest może naprawdę to, co chcemy w dłuższej perspektywie, ponieważ uniemożliwia nam korzystanie z naszych wspomnień, aby uogólnić je do nowych sytuacji,” powiedziała w San Diego na niedawnym spotkaniu Society for Neuroscience. „Jeśli nasze wspomnienia są zbyt precyzyjne i zbyt dopasowane, to nie możemy ich używać do … przewidywania przyszłych sytuacji.”
Jeśli twoja pamięć przechowuje każdy dokładny szczegół ugryzienia przez psa w parku, na przykład, to niekoniecznie będziesz wiedział, aby uważać na innego psa w innym parku. „W rzeczywistości”, mówi Wimber, „to, czego możemy chcieć, to bardziej elastyczna i bardziej uogólniona pamięć, a to wiązałoby się z pewnym zapomnieniem szczegółów i bardziej rozwojem sedna pamięci.”
Takie „usprawnione” wspomnienia nie są efektami ubocznymi wad lub ograniczeń mocy pamięci, Frankland i Blake Richards wskazali w pracy w Neuron w 2017 roku. Takie uproszczenie „jest niezbędnym składnikiem pamięci adaptacyjnej”, napisali. „Proste wspomnienia, które przechowują sedno naszych doświadczeń i unikają skomplikowanych szczegółów, będą lepsze do generalizowania na przyszłe wydarzenia.”
Uzyskanie sedna, i tylko sedna, jest zatem cenne jako pomoc w podejmowaniu mądrych decyzji, mówią Frankland, ze Szpitala dla Chorych Dzieci w Toronto, i Richards, z Uniwersytetu w Toronto. W rzeczywistości uważają oni, że błędem jest myślenie o pamięci „po prostu jako o środku do przekazywania informacji z dużą wiernością w czasie”. Proponują oni raczej, że „celem pamięci jest kierowanie inteligentnym podejmowaniem decyzji.”
Uzyskanie tylko sedna jest szczególnie pomocne w zmieniających się środowiskach, gdzie utrata niektórych wspomnień poprawia podejmowanie decyzji na kilka sposobów. Dla jednej rzeczy, zapominanie może wyeliminować nieaktualne informacje, które utrudniałyby rozsądny osąd. A wspomnienia, które zbyt wiernie odtwarzają przeszłość, mogą upośledzać zdolność do wyobrażania sobie różnych przyszłości, czyniąc zachowanie zbyt mało elastycznym, by poradzić sobie ze zmieniającymi się warunkami. Niepowodzenie w zapominaniu może skutkować utrzymywaniem się niechcianych lub osłabiających wspomnień, jak w przypadku zespołu stresu pourazowego.
Aktywne zapominanie
Wielka wartość zapominania zakłada, że nie dzieje się ono przypadkowo. W niektórych przypadkach zapominanie może po prostu odzwierciedlać niezdolność do przywołania śladu pamięciowego, nawet jeśli kodujący go engram pozostaje nienaruszony. Jednak coraz większa liczba badaczy uważa, że to nie może być cała historia. Jak zauważają Ronald Davis i Yi Zhong, niezwykła zdolność mózgu do przechowywania danych sugeruje, że posiada on efektywny system zarządzania informacjami, wyposażony w metody usuwania danych. „Ze względu na nadzwyczaj dużą liczbę engramów pamięciowych, które mogą gromadzić się w mózgu w czasie, wydaje się logiczne, że mózg musi mieć … mechanizmy usuwania wspomnień, które stają się nieużywane”, napisali w 2017 roku w Neuron.
Psychologowie rozważali możliwość aktywnego zapominania przez ponad pół wieku, ale tylko w ciągu ostatnich około 15 lat naukowcy zgromadzili znaczące dowody neurobiologiczne w tej kwestii. Podczas gdy neurobiologiczne badania nad zapominaniem są wciąż w powijakach, naukowcy zaczęli dostrzegać niektóre z taktyk mózgu dotyczących usuwania informacji. W swoim artykule w Neuron, Davis, z Scripps Research Institute na Florydzie, i Zhong, z Tsinghua University w Pekinie, opisali różne badania z ostatnich kilku lat na temat mechanizmów, które mogą realizować proces zapominania.
Gdy wspomnienia są nabywane (górny lewy), ślady pamięci są przechowywane przez zmiany molekularne w sieciach komórek, tworząc engram. Wspomnienia przechowywane w engramach mogą zostać zapomniane „pasywnie” przez różne procesy (lewy dolny róg), takie jak utrata kontekstowych wskazówek pozwalających na odzyskanie wspomnienia, zakłócenia w jego odzyskaniu przez inne podobne wspomnienia lub po prostu rozpad niestabilnych materiałów biologicznych w komórkach engramu. Niektórzy badacze uważają, że „aktywne” zapominanie może być silniejsze w wymazywaniu pamięci niż mechanizmy pasywne. Zaproponowano kilka form aktywnego zapominania, w tym celowe próby stłumienia nieprzyjemnych wspomnień (motywowane zapominanie); zapominanie niektórych części pamięci poprzez odzyskiwanie innych części; rozpad pamięci wywołany zakłóceniami wynikającymi z przetwarzania innych informacji; oraz „wewnętrzne” zapominanie – usuwanie informacji przez komórki i procesy biochemiczne jako istotną część aparatu pamięciowego mózgu służącego do efektywnego zarządzania informacją.
Niektóre zapominanie wydaje się być „pasywne” – jest wynikiem albo naturalnego rozpadu materiału biologicznego tworzącego engramy, albo utraty zdolności do ich odzyskania, zauważyli Davis i Zhong. Ale wiele form zapominania przypomina raczej uruchamianie programu, który usuwa dane z twardego dysku. Nowe bodźce mogą na przykład aktywnie zakłócać stare wspomnienia. Przywoływanie części pamięci może powodować utratę innych jej części. Davis i Zhong zasugerowali, że „komórki zapominania” mogą w rzeczywistości sygnalizować mózgowi, by wymazał ślady pamięciowe. „Stawiamy tezę, że … mózg ma również biologiczną zdolność do usuwania śladów pamięciowych za pomocą systemów sygnalizacyjnych” podobnych do tych używanych przy pozyskiwaniu wspomnień i ich przechowywaniu. W rzeczywistości, zapominanie może być główną strategią mózgu w zarządzaniu informacją.
„Spekulowałbym, że zapominanie może być domyślnym systemem mózgu”, powiedział Davis na spotkaniu neurobiologów. „Możemy mieć powolny, chroniczny sygnał zapominania w naszych mózgach, który w zasadzie mówi wymażmy wszystko, chyba że sędzia … przyjdzie interweniować i powie, że ta pamięć jest warta ocalenia.”
W różnych badaniach eksperymentalnych, Davis i inni zgromadzili wiele dowodów na rolę procesów biochemicznych, które aktywnie wymazują pamięć. Badania na muszkach owocowych, na przykład, wiążą się z dobrze znaną cząsteczką dopaminy.
Muchy mogą pamiętać, aby unikać zapachu, któremu towarzyszył wstrząs elektryczny, pamięć zarządzana przez komórki nerwowe znane jako neurony ciała grzybowego. Wstrząsy aktywują inne neurony, które przekazują dopaminę do komórek ciała grzyba, inicjując reakcje biochemiczne, które przechowują pamięć łączącą wstrząs z zapachem. Ale pamięć ta jest szybko zapominana (zazwyczaj do następnego dnia). Coś ją wymazuje, a dowody sugerują, że dopamina jest odpowiedzialna również za zapominanie.
Podwójna rola dopaminy nie jest w pełni zrozumiała. Ale neurony ciała grzyba posiadają dwie odrębne anteny molekularne, które reagują na dopaminę; jedna z tych anten (lub cząsteczek receptora) inicjuje tworzenie pamięci, druga promuje wymazywanie. To, czy dopamina promuje czy wymazuje pamięć, może zależeć od kontekstu, w tym od panujących warunków biochemicznych i od tego, jak aktywny jest neuron ciała grzyba w danym momencie.
Muchy owocowe zapamiętują strach przed zapachem, jeśli jego obecności towarzyszy wstrząs elektryczny. Pamięć ta powstaje, ponieważ wstrząs stymuluje uwalnianie cząsteczki dopaminy z komórek nerwowych połączonych z neuronami ciała grzyba w tym samym czasie, w którym zapach wyzwala sygnał komórkowy (poprzez wapń). Po pobudzeniu przez dopaminę, „antena molekularna” lub cząsteczka receptora (dDA1) na neuronie ciała grzyba inicjuje reakcje chemiczne (poprzez cząsteczkę sygnalizacyjną cAMP), które przebudowują neuron ciała grzyba, wzmacniając pamięć. Pamięć zanika z czasem, ponieważ przy braku zapachu niższe poziomy dopaminy stymulują inną cząsteczkę receptora dopaminowego (DAMB), co prowadzi do osłabienia pamięci.
W każdym razie proces wymazywania obejmuje białko znane jako Rac1, które odgrywa rolę w strukturyzacji synaps. Restrukturyzacja synaps w odpowiedzi na Rac1 może być odpowiedzialna za osłabienie engramów, jak wskazują niektóre badania. Zablokowanie aktywności Rac1, na przykład, pomaga wydłużyć czas utrzymywania się wspomnień.
Rac1 może być również zaangażowany w drugi mechanizm zapominania, napędzany przez narodziny nowych komórek nerwowych (proces znany jako neurogeneza). Badania na szczurach wykazały, że nowe neurony zintegrowane z istniejącymi obwodami neuronowymi mogą je przebudować. Takie zmiany w połączeniach mogą utrudnić dostęp do wspomnień, powiedział Frankland na spotkaniu neurobiologów. Badania na zwierzętach wykazały, że zaburzenie neurogenezy pozwala zachować wspomnienia, podczas gdy wysoki poziom neurogenezy napędza zapominanie. Czy ta forma zapominania jest ważna u ludzi, pozostaje nieznana, ponieważ ilość neurogenezy u dorosłych ludzi jest nadal nierozstrzygniętym pytaniem.
W każdym razie, dowody sugerują, że wiele typów „komórek zapominania” musi być zaangażowanych w wymazywanie engramów. „Dziesiątki molekularnych i komórkowych ścieżek prawdopodobnie istnieją, aby wymazać wspomnienia,” Davis i Zhong napisali w Neuron.
Jak i kiedy te procesy działają mogą zależeć od różnych czynników, takich jak aktywność fizyczna, stres i sen. Wiadomo, że sen poprawia pamięć u ludzi i innych zwierząt, przypuszczalnie poprzez zapewnienie czasu, w którym wspomnienia mogą być przechowywane (lub „skonsolidowane”) w mózgu. Ale sen może również wspomagać pamięć poprzez tłumienie procesów, które napędzają zapominanie, podkreślają Davis i Zhong. W badaniu z 2015 r. opublikowanym w czasopiśmie Cell znaleziono dowody na to, że sen hamuje uwalnianie dopaminy sygnalizującej zapominanie do neuronów ciała grzybieniowego.
Jeśli zapominanie jest kluczem do tego, jak mózg z powodzeniem przetwarza ogromne ilości danych, z którymi styka się każdego dnia – jak sugerują zgromadzone dotychczas badania – to wady w procesie zapominania mogą prawdopodobnie przyczyniać się do zaburzeń mózgu, zauważają Davis i Zhong. Deficyty w zdolności do zapominania mogą być zaangażowane w zaburzenia ze spektrum autyzmu, na przykład. Z pewnością potężne i wyniszczające wspomnienia w zespole stresu pourazowego odzwierciedlają niezdolność do zapomnienia niepokojących doświadczeń. Niechciane, powtarzające się natrętne wspomnienia są cechą niektórych zaburzeń psychicznych, takich jak schizofrenia. A niezdolność do zapomnienia wskazówek związanych z uzależnieniem od narkotyków upośledza powrót do zdrowia po nadużyciu substancji.
Na plus, lepszy wgląd w biologię zapominania może pomóc zidentyfikować leki zdolne do wzmocnienia potrzebnych wspomnień podczas pozbywania się niepożądanych. Ale takie korzyści mogą pojawić się dopiero po znacznie większej ilości badań, Davis powiedział na spotkaniu neurobiologicznym – przemawiając na raczej słabo uczęszczanej sesji.
„Jesteśmy na bardzo, bardzo wczesnym etapie prób zrozumienia neurobiologii aktywnego zapominania,” powiedział. Ale spodziewa się, że pole szybko przyciągnie więcej uwagi.
„Gwarantuję ci, że za pięć lat od teraz ten pokój będzie wypełniony,” powiedział. „Hordy neuronaukowców zaczną najeżdżać to pole”. Jeśli ma rację, przyszłe spotkania na temat zapominania najlepiej byłoby zwoływać w przestronnym pałacu – z dużą ilością koszy na śmieci, a może nawet ze śmietnikiem.
.