ที่ไหนสักแห่งในสมองคือที่เก็บข้อมูลความทรงจำ

เทคโนโลยีใหม่และแนวคิดใหม่กระตุ้นการตามล่าหาพื้นฐานทางกายภาพของหน่วยความจำ engram

ผู้คนมักจะคิดว่าความทรงจำเป็นสมบัติส่วนตัวที่ลึกซึ้งและลึกซึ้ง — ตัวอย่างอารมณ์ คำพูด สี และกลิ่นที่เย็บติดเข้ากับผ้าปิดประสาทพิเศษของเราเมื่อชีวิตดำเนินต่อไป แต่ชุดการทดลองแปลกๆ ที่ดำเนินการเมื่อหลายสิบปีก่อนได้เสนอมุมมองที่ต่างออกไปและเป็นรูปธรรมมากขึ้น ผลการดัดงอจิตใจได้รับการสนับสนุนที่ไม่คาดคิดจากการศึกษาเมื่อเร็ว ๆ นี้

ในปีพ.ศ. 2502 เจมส์ เวอร์นอน แมคคอนเนลล์ นักจิตวิทยาจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน ในเมืองแอนน์ อาร์เบอร์ได้ฝึกฝนหนอนตัวแบนขนาดเล็กที่เรียกว่าพลานาเรีย (planarian) มาอย่างดีเพื่อเชื่อมโยงความตกใจกับแสง พวกหนอนจำบทเรียนนี้ได้ ต่อมาก็หดร่างกายเพื่อตอบสนองต่อแสง

สิ่งที่แปลกและมหัศจรรย์อย่างหนึ่งเกี่ยวกับนักวางแผนคือพวกเขาสามารถฟื้นฟูร่างกายได้ใหม่ รวมถึงสมองด้วย เมื่อหนอนตัวแบนที่ฝึกมาถูกตัดครึ่ง พวกมันจะงอกใหม่ทั้งหัวหรือหาง ขึ้นอยู่กับว่าชิ้นส่วนไหนที่หายไป ไม่น่าแปลกใจเลยที่เวิร์มที่เก็บหัวและหางงอกใหม่ยังคงจดจำการกระแทกได้ McConnell พบ น่าประหลาดใจที่เวิร์มที่ปลูกหัวและสมองทดแทนก็เช่นกัน อย่างไรก็ตาม McConnell รายงานการจัดเรียงเซลล์ประสาทใหม่ที่ใช้งานได้อย่างสมบูรณ์และซับซ้อนเหล่านี้ได้รับความทรงจำเกี่ยวกับอาการช็อกอันเจ็บปวด

ในการทดลองครั้งต่อๆ มา McConnell ไปไกลกว่านั้นอีก โดยพยายามถ่ายโอนหน่วยความจำจากเวิร์มตัวหนึ่งไปยังอีกตัวหนึ่ง เขาพยายามเอาหัวของหนอนฝึกมาเสียบที่หางของหนอนที่ไม่ได้รับการฝึกฝน แต่เขาไม่สามารถเอาหัวไปติดได้ เขาฉีดสารละลายพลานาเรียนที่ผ่านการฝึกอบรมเข้าไปในเวิร์มที่ไม่ได้รับการฝึกฝน แต่ผู้รับมักจะระเบิด ในที่สุด เขาก็บดชิ้นส่วนของพวก planarians ที่ได้รับการฝึกฝนและเลี้ยงพวกมันให้เป็นเวิร์มที่ไม่ได้รับการฝึกฝน หลังจากรับประทานอาหารแล้ว หนอนที่ไม่ได้รับการฝึกฝนดูเหมือนจะมีร่องรอยของความทรงจำ — มนุษย์กินเนื้อก็หดตัวเมื่อถูกแสง

ความหมายนั้นแปลกประหลาดและอาจลึกซึ้ง: การแฝงตัวอยู่ในน้ำซุปข้นที่ฉุนนั้นจะต้องเป็นสารที่ทำให้สัตว์กินความทรงจำของกันและกันได้อย่างแท้จริง

การทดลองที่แปลกประหลาดเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อตอบคำถามที่นักวิทยาศาสตร์ต้องการมานานหลายทศวรรษ: อะไรคือพื้นฐานทางกายภาพของหน่วยความจำ? อย่างไรก็ตาม ความทรงจำก็ถูกฝังเข้าไปในเซลล์ ทำให้เกิดร่องรอยทางกายภาพที่นักวิจัยเรียกว่า “เอ็นแกรม” แต่ลักษณะของรอยประทับที่เฉพาะเจาะจงและมั่นคงเหล่านี้เป็นปริศนา

วันนี้ บทถ่ายทอดความทรงจำของ McConnell หายไปจากการสนทนาทางวิทยาศาสตร์เป็นส่วนใหญ่ แต่นักชีววิทยาด้านพัฒนาการ Michael Levin จาก Tufts University ใน Medford, Mass. และนักวิจัยอีกจำนวนหนึ่งสงสัยว่า McConnell กำลังทำอะไรอยู่ พวกเขาได้เริ่มทบทวนการทดลองทางประวัติศาสตร์เหล่านั้นในการตามล่าหาเอนแกรมอย่างต่อเนื่อง

การใช้เครื่องมืออันทรงพลังในการค้นหา engram นั้น นักวิทยาศาสตร์ได้ท้าทายแนวคิดที่มีอยู่อย่างแพร่หลายเกี่ยวกับวิธีการจัดเก็บความทรงจำในสมอง ข้อมูลเชิงลึกใหม่ยังไม่ได้เปิดเผยตัวตนของพื้นฐานทางกายภาพของหน่วยความจำ นักวิทยาศาสตร์กำลังไล่ตามความเป็นไปได้มากมาย แนวคิดบางอย่างได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่เข้มแข็ง คนอื่นยังคงเป็นเพียงลางสังหรณ์ ในการไล่ตามเอ็นแกรม นักวิจัยบางคนถึงกับค้นหาเบาะแสในความทรงจำที่ยังคงอยู่ในสมองที่ผ่านการปรับโครงสร้างใหม่ครั้งใหญ่

คลางแคลงไซแนปส์

คำอธิบายที่รัดกุมที่สุดประการหนึ่งในปัจจุบันทำให้เอ็นแกรมอยู่ภายในไซแนปส์ การเชื่อมต่อที่ข้อความทางเคมีและไฟฟ้าเคลื่อนที่ระหว่างเซลล์ประสาทหรือเซลล์ประสาท จุดสัมผัสเหล่านี้จะแข็งแกร่งขึ้นเมื่อส่วนนูนที่เรียกว่า synaptic boutons งอกขึ้นที่ปลายแอกซอนสำหรับส่งข้อความ และเมื่อส่วนที่ยื่นออกมาคล้ายขนที่เรียกว่าหนามตกแต่งเดนไดรต์รับข้อความ

ในปี 1970 นักวิจัยได้อธิบายหลักฐานว่าในขณะที่สัตว์ได้เรียนรู้อะไรบางอย่าง การเชื่อมต่อของระบบประสาทเหล่านี้จึงรวมเข้าด้วยกันเป็นก้อน ทำให้เกิดจุดสัมผัสที่มากขึ้นของ synaptic boutons และ dendritic spines ด้วยจุดเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งขึ้น เซลล์สามารถยิงพร้อมกันได้เมื่อจำเป็นต้องเรียกคืนหน่วยความจำ การเชื่อมต่อที่แข็งแกร่งขึ้นหมายถึงความจำที่แข็งแกร่งขึ้นตามทฤษฎี

David Glanzman นักประสาทวิทยาจาก UCLA ผู้ศึกษาการเรียนรู้และความจำมาตั้งแต่ปี 1980 กล่าวว่า กระบวนการขยายใหญ่ขึ้นนี้เรียกว่า LTP นั้นเป็นคำอธิบายที่ยอดเยี่ยมสำหรับพื้นฐานทางกายภาพของความจำ เมื่อหลายปีก่อน ผมยอมรับโมเดลนี้โดยปริยาย” เขากล่าว “ฉันไม่อยู่แล้ว”

Glanzman มีเหตุผลที่ดีที่จะสงสัย ในห้องทดลองของเขา เขาศึกษาเกี่ยวกับทากทะเลAplysiaซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิตที่เขาพบครั้งแรกในฐานะนักศึกษาดุษฎีบัณฑิตในห้องทดลองของ Eric Kandel นักประสาทวิทยาที่ได้รับรางวัลโนเบลจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เมื่อตกใจที่หาง ทากเหล่านี้จะดึงกาลักน้ำและเหงือกออก หลังจากการกระแทกหลายครั้ง สัตว์จะมีความรู้สึกไวและถอนตัวเร็วขึ้น (ความแตกต่างระหว่างการเรียนรู้กับการจดจำนั้นไม่ชัดเจน ดังนั้นนักวิจัยจึงมักถือว่าทั้งสองเป็นการกระทำที่คล้ายคลึงกัน)