Od teorii...

Mózg ludzki codziennie zmaga się z koniecznością przyswajania niemal równocześnie niezliczonej liczby bodźców, którymi bombarduje nas otoczenie. Część z nich pozostaje jedynie spostrzeżeniami, część wiąże się z adaptacyjną koniecznością udzielenia odpowiedzi, którą jest działanie. Przedmiotem zainteresowania badaczy (J. Herszage i N. Censor) stała się intencjonalna aktywność ukierunkowana na wykonanie określonego zadania, nabywana w procesie uczenia. Zespół z Izraela za punkt wyjścia przyjął potwierdzoną zależność dotyczącą uczenia się, zgodnie z którą w wyniku wystąpienia w bliskości czasowej dwóch podobnych bodźców, kodowanych jako ślady pamięciowe, dochodzi do zjawiska interferencji, obserwowanego jako pogorszenie w zakresie przypominania i odtwarzania przynajmniej jednego z nich.

Nasze mózgi nieustannie stają przed koniecznością reagowania na różnorodne bodźce aktywujące odmienne modalności zmysłowe. Aby efektywnie adaptować się do środowiska mózg „nabywa wiedzę” z wielu obszarów niemal równocześnie. Wspomniana bliskość czasowa powoduje pogorszenie jakości wykonania intencjonalnego działania opartego o nabyty ślad pamięciowy, z powodu poprzedzającego przypominanie, dostępnego nowego „wyuczonego” wspomnienia. Zależność ta obserwowana była uprzednio w odniesieniu do wielu aspektów pamięci, min. pamięci operacyjnej, epizodycznej, pamięci językowej, jak również wzrokowo-przestrzennej. 

W przeprowadzonym eksperymencie badaczom udało się powstrzymać spadek jakości wykonania w zakresie wydobywania z pamięci wyuczonego materiału poprzez zastosowanie w procedurze badawczej intencjonalnego wznowienia uprzednio nabytego śladu pamięciowego. Zaobserwowano, że dzięki odpowiedniej procedurze można przeciwdziałać zjawisku interferencji nawet w perspektywie długoterminowej. Odkrycia te mogą być obietnicą optymalizacji procesu uczenia się, a więc bezpośrednio znaleźć zastosowanie w codziennym życiu.

W przeprowadzonym badaniu J. Herszage i N. Censor postanowili sprawdzić, jak wznowienie śladu pamięciowego wpływa na występowanie i intensywność zjawiska interferencji. W tym celu izraelski zespól odniósł się do zagadnień związanych z procesem konsolidacji pamięci, weryfikując poprzez zastosowaną procedurę badawczą, wpływ ponownego wzbudzenia i rekonsolidacji wspomnień na zniesienie interferencji. Zgodnie z wcześniejszymi ustaleniami ślad pamięciowy, który ulega procesowi konsolidacji, jest względnie stabilny, jednak jego ponowne wzbudzenie umożliwia modyfikację, wzmocnienie i podtrzymanie wspomnień, czyli ich rekonsolidację.  Stąd  ponowne wzbudzenie śladu pamięciowego, pod nieobecność bodźca konkurencyjnego, można rozumieć jako trening pamięci, wpływający na lepsze odtwarzanie śladu pamięciowego w przyszłości (dodatni skutek uboczny ponownej aktywacji śladu).

...do praktyki

W przeprowadzonym badaniu uczestnicy zostali poddani procedurze uczenia się sekwencji ruchowych (którą po odroczeniu uczestnicy mieli odtworzyć w jak najkrótszym czasie, z jak największą precyzją). W pierwszym dniu badania wszyscy uczestnicy (23 praworęczne osoby) uczyli się sekwencji z wykorzystaniem prawej ręki (powtarzając ją w kolejnych próbach). Uczestników podzielono na dwie grupy. W pierwszej grupie zaplanowana procedura miała służyć wygenerowaniu zjawiska interferencji, potrzebne były zatem dwa zakłócające się wspomnienia. Osobom z tej grupy  kolejnego dnia prezentowano sekwencję alternatywną, czyli ten sam schemat ruchowy z użyciem lewej ręki. Uczestnicy powtarzali go, a następnie odtwarzali wyuczoną sekwencję z użyciem prawej ręki.

Uczestnicy z grupy kontrolnej kolejnego dnia zostali poproszeni o wykonanie sekwencji ruchów nabytych poprzedniego dnia, bez zastosowania uprzednio bodźca potencjalnie wzbudzającego interferencję. Założono, że wskaźnikiem potwierdzającym zajście interferencji będzie różnica w poziomie wykonania zadania  pomiędzy grupami.  Zaobserwowano, iż jakość wykonania zadania w grupie pierwszej była  istotnie gorsza niż w grupie drugiej. W centrum zainteresowania badaczy znalazła się kwestia możliwości zniesienia zjawiska interferencji i związanych z nim konsekwencji poprzez uruchomienie mechanizmu reaktywacji śladu pamięciowego.

W tym celu przeprowadzono kolejny eksperyment, w którym częściowo wykorzystano procedurę opisaną w poprzednim badaniu. Grupa badawcza (24 praworęczne osoby) ponownie została podzielona. Obie grupy ponownie uczyły się sekwencji ruchowej. Kolejnego dnia uczestnicy z pierwszej grupy ponownie wykonywali wyuczone zadanie z dnia poprzedniego, które następnie było przeplatane nową, konkurencyjna sekwencją ruchów. Zadaniem osób w drugiej grupie było powtórzenie (ilość powtórzeń w 1 i 2 grupie była taka sama) opanowanej sekwencji ruchów, w procedurze nie wprowadzono nowego materiału bodźcowego. Po odroczeniu zmierzono, że uczestnicy z obu grup tak samo dobrze zapamiętali kodowany materiał bodźcowy. Można zatem uznać, że zmienna w postaci intencjonalnego wznowienia śladu pamięciowego zabezpiecza przed spadkiem wykonania zadań związanym z wydobywaniem wspomnień z pamięci.

Mechanizm leżący u podstaw opisanej obserwacji wydaje się niejasny i zgodnie z jedną z postulowanych hipotez może wiązać się z ze zmianami neuronalnymi, które zachodzą dzięki plastyczności układu nerwowego (przykładem są obserwowane zmiany w strukturze hipokampa, zachodzące na skutek uczenia się nowych doświadczeń). W dalszej fazie eksperymentu badacze postanowili sprawdzić, czy zniesienie efektu interferencji jest zjawiskiem stałym. W tym celu po miesiącu poproszono uczestników badania o ponowne odtworzenie zakodowanych śladów pamięciowych. Okazało się, że poziom wykonania zadania (mierzonego jako sukces w otworzeniu śladu) jest wyższy w grupie 1 (z reaktywacją śladu pamięciowego) niż w grupie 2 (bez reaktywacji). Wynik badania mógłby wskazywać na znoszące działanie ponownej aktywacji śladu pamięciowego wobec zjawiska interferencji.

Badaczy zastanowiło jednak czy sama reaktywacja jest czynnikiem wystarczającym. W następnej, już 4 fazie badania, weryfikowano hipotezę dotyczącą zależności opisanej obserwacji od czasu ekspozycji nowego bodźca. Odniesiono się do teorii, zgodnie z którą istnieje swoiste „okno czasowe”, kiedy to po ponownym wzbudzeniu następuje rekonsolidacja wspomnień (która trwa prawdopodobnie do 6 godzin od wzbudzenia). Tym razem do badania włączono zmienną czasową. Wszyscy badani mieli za zadanie utrwalenie tego samego doświadczenia-sekwencji ruchów z użyciem prawej ręki. Następnie z odroczeniem czasowym intencjonalnie aktywowano nabyty ślad pamięciowy. W kolejnej fazie część uczestników wykonywała zadanie konkurencyjne (sekwencja ruchów z użyciem lewej ręki) po 10 minutach od zakodowania bodźca podstawowego, druga grupa miała za zadanie przyswoić nowy ślad po 6 godzinach od pierwszej ekspozycji.

Okazało się, że po upływie tygodnia lepsze rezultaty w zakresie prawidłowego przywoływania zakodowanego schematu ruchowego uzyskały osoby z pierwszej grupy. Uzyskane wyniki pozwoliły wnioskować, iż zniesienie wystąpienia zjawiska interferencji w przyszłości, a więc lepszego utrwalenia i bardziej efektywnego przypominania doświadczeń, nie gwarantuje jedynie reaktywacja wcześniejszego doświadczenia, istotny jest czas pomiędzy reaktywacją skonsolidowanego wspomnienia i wprowadzeniem nowego bodźca. W dalszej części badania dowiedziono również, że podobnej zależności (zniesienia konsekwencji interferencji w wyniku czasowego przesunięcia pojawienia się konkurencyjnego kodowanego bodźca) nie obserwuje się, jeżeli ekspozycji nowego doświadczenia nie poprzedzała reaktywacja uprzedniego śladu pamięciowego.

Wnioski

Uzyskane wyniki pozwoliły na sformułowanie wniosku, zgodnie z którym reaktywacja skonsolidowanego śladu pamięciowego oraz wprowadzenie konkurencyjnego wspomnienia w odpowiednim przedziale czasowym przeciwdziałają długotrwale zjawisku interferencji. Z perspektywy badawczej ciekawym byłoby sprawdzenie, czy podobna procedura może zmniejszyć konsekwencje związane z interferencją, kiedy bodźce odnoszą się do różnych modalności zmysłowych, a więc znacznie różnią się od siebie. Powyższe ustalenia wydają się istotne z perspektywy planowania strategii uczenia się i neurorehabilitacji.

Bibliografia:

„Memory Reactivation Enables Long-Term Prevention of Interference’  (Current Biology 2017)

Jasmine Herszage and Nitzan Censor