Νευρωνικά σενάρια:Πώς ο εγκέφαλός μας οργανώνει τις προσωπικές αναμνήσεις

Με την προβολή ταινιών σε έναν σαρωτή εγκεφάλου, οι νευροεπιστήμονες ανακάλυψαν μια πλούσια βιβλιοθήκη νευρωνικών σεναρίων - από ένα ταξίδι μέσω ενός αεροδρομίου έως μια πρόταση γάμου - που αποτελούν σκαλωσιές για αναμνήσεις των εμπειριών μας.

Τα "σενάρια συμβάντων" είναι διακριτά νευρικά αποτυπώματα που κωδικοποιούν επαναλαμβανόμενες αλληλουχίες γεγονότων, όπως αυτές που εκτυλίσσονται κατά τη διάρκεια ενός ταξιδιού στο αεροδρόμιο.

Kouzou Sakai για το Quanta Magazine

Αφού ανακατέψετε τα φύλλα σε μια τυπική τράπουλα 52 φύλλων, ο Alex Mullen, ένας τρεις φορές παγκόσμιος πρωταθλητής μνήμης, μπορεί να απομνημονεύσει την παραγγελία του σε λιγότερο από 20 δευτερόλεπτα. Καθώς ξεφυλλίζει τις κάρτες, κάνει μια διανοητική βόλτα μέσα από ένα σπίτι. Σε κάθε σημείο του ταξιδιού του - το γραμματοκιβώτιο, την εξώπορτα, τη σκάλα και ούτω καθεξής - επισυνάπτει μια κάρτα. Για να ανακαλέσει τις κάρτες, ξαναζεί το ταξίδι.

Αυτή η τεχνική, που ονομάζεται «μέθοδος των τόπων» ή «παλάτι μνήμης», είναι αποτελεσματική επειδή αντικατοπτρίζει τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος κατασκευάζει φυσικά αφηγηματικές αναμνήσεις:η μνήμη του Mullen για την παραγγελία της κάρτας είναι χτισμένη στο ικρίωμα ενός οικείου ταξιδιού. Όλοι κάνουμε κάτι παρόμοιο κάθε μέρα, καθώς χρησιμοποιούμε γνωστές ακολουθίες γεγονότων, όπως τα επαναλαμβανόμενα βήματα που εκτυλίσσονται κατά τη διάρκεια ενός γεύματος σε ένα εστιατόριο ή ενός ταξιδιού στο αεροδρόμιο, ως ένα σπίτι για συγκεκριμένες λεπτομέρειες - ένα εξαιρετικό ορεκτικό ή ένα αντικείμενο με σημαία ασφαλείας. Η γενική αφήγηση διευκολύνει την ανάκληση των αξιοσημείωτων χαρακτηριστικών αργότερα.

«Παίρνετε αυτές τις λεπτομέρειες και τις συνδέετε με αυτήν την προηγούμενη γνώση», είπε ο Christopher Baldassano, γνωστικός νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Columbia. "Πιστεύουμε ότι έτσι δημιουργείτε τις αυτοβιογραφικές σας αναμνήσεις."

Οι ψυχολόγοι εισήγαγαν εμπειρικά αυτή τη θεωρία πριν από περίπου 50 χρόνια, αλλά η απόδειξη για τέτοια ικριώματα στον εγκέφαλο έλειπε. Στη συνέχεια, το 2018, ο Baldassano το βρήκε:νευρικά αποτυπώματα αφηγηματικής εμπειρίας, που προέρχονται από σαρώσεις εγκεφάλου, που επαναλαμβάνονται διαδοχικά κατά τη διάρκεια τυπικών γεγονότων της ζωής. Πιστεύει ότι ο εγκέφαλος δημιουργεί μια πλούσια βιβλιοθήκη σεναρίων για αναμενόμενα σενάρια - εστιατόριο ή αεροδρόμιο, επιχειρηματική συμφωνία ή πρόταση γάμου - κατά τη διάρκεια της ζωής ενός ατόμου.

Αυτά τα τυποποιημένα σενάρια και οι αποκλίσεις από αυτά επηρεάζουν το πώς και πόσο καλά θυμόμαστε συγκεκριμένες περιπτώσεις αυτών των τύπων συμβάντων, ανακάλυψε το εργαστήριό του. Και πρόσφατα, σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Current Biology το φθινόπωρο του 2024, έδειξαν ότι τα άτομα μπορούν να επιλέξουν ένα κυρίαρχο σενάριο για ένα σύνθετο, πραγματικό γεγονός — για παράδειγμα, ενώ παρακολουθούμε μια πρόταση γάμου σε ένα εστιατόριο, μπορεί να επιλέξουμε, υποσυνείδητα, είτε μια πρόταση είτε ένα σενάριο εστιατορίου — που καθορίζει ποιες λεπτομέρειες θυμόμαστε.

Ο Christopher Baldassano, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Κολούμπια, ανέπτυξε μια νέα υπολογιστική προσέγγιση που αποκαλύπτει κρυφή δομή σε δεδομένα από σαρώσεις εγκεφάλου fMRI.

Hatnim Lee για το Quanta Magazine

Η έρευνα του Baldassano βασίζεται σε δύο βασικές καινοτομίες. Την τελευταία δεκαετία, μια ομάδα γνωστικών νευροεπιστημόνων έχει τελειοποιήσει μια έξυπνη μέθοδο που χρησιμοποιεί ταινίες για να μελετήσει το αρχείο ρεαλιστικής εμπειρίας του εγκεφάλου και ο Baldassano πρωτοστάτησε στην αποκωδικοποίηση των πολύπλοκων δεδομένων που καταγράφηκαν κατά τη διάρκεια αυτών των κινηματογραφικών συνεδριών χρησιμοποιώντας μηχανική μάθηση.

Η προσέγγισή του έφερε «πολλή πολυπλοκότητα» σε τέτοιου είδους μελέτες, είπε ο Brice Kuhl, νευροεπιστήμονας του Πανεπιστημίου του Όρεγκον που δεν συμμετείχε στην έρευνα. "Είχε τεράστιο αντίκτυπο στο γήπεδο."

Οι αναλύσεις έχουν δημιουργήσει μια νέα κατανόηση του πώς ο ανθρώπινος εγκέφαλος κατασκευάζει αφηγηματικές μνήμες. Σχεδόν ολόκληρος ο εγκέφαλος εμπλέκεται, σε αντίθεση με προηγούμενες ιδέες που τοποθετούσαν τη μνήμη σε συγκεκριμένες περιοχές του εγκεφάλου. Και οι μνήμες χτίζονται σε χρονικά κομμάτια, καθένα από τα οποία κυμαίνεται από ένα δευτερόλεπτο έως ένα λεπτό σε διάρκεια.

Ο εγκέφαλος τοποθετεί αυτά τα κομμάτια στα ικριώματα των σεναρίων γεγονότων. «Είναι όλα μια κατασκευή», είπε ο νευροεπιστήμονας Zachariah Reagh από το Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις, ο οποίος δεν συμμετέχει στην έρευνα. "Δεν είναι σαν να έχετε αυτή τη βιντεοκάμερα για το τι ακριβώς συνέβη, ακριβώς όπως συνέβη. Πρέπει να ανασυνθέσετε, με βάση κομμάτια της εμπειρίας, αυτό που νομίζετε ότι συνέβη."

Κινηματογραφική διέγερση

Η κατανόηση του τι κάνει πραγματικά ο εγκέφαλος κάθε στιγμή καθώς προχωράμε στη ζωή μας είναι εξαιρετικά δύσκολο. Ένα από τα καλύτερα εργαλεία για τη μελέτη της λειτουργίας του ανθρώπινου εγκεφάλου είναι η λειτουργική μαγνητική τομογραφία (fMRI), αλλά η μέθοδος απαιτεί από εσάς να ξαπλώνετε ακίνητοι μέσα στην οπή ενός μεγάλου μαγνήτη ενώ ανταποκρίνεστε σε τεχνητά ερεθίσματα που σας παρουσιάζονται στην κλειδωμένη θέση σας — μια διάταξη μακριά από την πραγματικότητα της καθημερινής ζωής.

Η μέθοδος σάρωσης εγκεφάλου, η οποία έκανε το ντεμπούτο της το 1990, ανιχνεύει τη ροή του αίματος ως υποκατάστατο της νευρικής δραστηριότητας (εάν οι νευρώνες πυροδοτούν, χρειάζονται οξυγονωμένο αίμα). Στα πρώτα του χρόνια, η fMRI ήταν ανακριβής:Περιέγραφε τη μέση δραστηριότητα σε ολόκληρες περιοχές του εγκεφάλου. Στη συνέχεια, στις αρχές της δεκαετίας του 2000, η ​​πρόοδος στην τεχνολογία και την ανάλυση οδήγησε σε εικόνες υψηλότερης ανάλυσης της εγκεφαλικής δραστηριότητας που αποτελούνταν από κύβους εγκεφάλου 3 χιλιοστών που ονομάζονται voxels. Η ποικίλη δραστηριότητα σε αυτά τα voxel δημιουργεί μοτίβα παρόμοια με δακτυλικά αποτυπώματα που υποδηλώνουν διαφορετικές καταστάσεις του νου ή τύπους νοητικής δραστηριότητας.

Με την ανάλυση voxel, οι ερευνητές ήλπιζαν όχι μόνο να εντοπίσουν πού στον εγκέφαλο επεξεργαζόταν μια συγκεκριμένη μνήμη, σκέψη ή αντίληψη, αλλά και να καθορίσουν το περιεχόμενό της. Θα μπορούσαν να καταλάβουν, μόνο από τη δραστηριότητα του εγκεφάλου, εάν ένα άτομο κοιτούσε μια ρακέτα του τένις, σκεφτόταν τον καλύτερό του φίλο ή θυμόταν το παλιό του γραφείο; Κάθε ένα από αυτά τα υποκείμενα θα πρέπει να ενεργοποιεί ένα μοναδικό σύνολο νευρώνων. "Εάν έχουμε μια βιβλιοθήκη με αυτά τα δακτυλικά αποτυπώματα - ένα για κάθε μνήμη - τότε θα μπορούσαμε να παρακολουθούμε πότε ενεργοποιείται μια συγκεκριμένη μνήμη αναζητώντας το συγκεκριμένο δακτυλικό της αποτύπωμα", είπε ο Baldassano.

Την ίδια περίοδο που αναπτύχθηκε η ανάλυση voxel, άλλοι ερευνητές αναρωτήθηκαν:Τι θα γινόταν αν προβάλλαμε ταινίες μέσα σε μια μηχανή μαγνητικής τομογραφίας; Πριν από αυτό, οι ερευνητές χρησιμοποιούσαν συνήθως κάρτες flash ή στατικές εικόνες - ένα κακό υποκατάστατο για τις ζωντανές, πολυαισθητηριακές, εξελισσόμενες εμπειρίες που δημιουργούν τις πραγματικές μας αναμνήσεις. Οι ταινίες, ωστόσο, λένε ιστορίες. «Η αφήγηση είναι θεμελιώδης για τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι θυμούνται την ημέρα, την εβδομάδα και τη ζωή τους», είπε η Τζάνις Τσεν, νευροεπιστήμονας στο Πανεπιστήμιο Τζονς Χόπκινς που πρωτοστάτησε σε ορισμένες από τις μελέτες μνήμης στο Πανεπιστήμιο Πρίνστον, όπου εκείνη και ο Μπαλντασάνο ήταν μεταδιδακτορικοί μαζί. Ωστόσο, όπως και το σκηνικό της ζωής, οι διαρκώς μεταβαλλόμενες τρισδιάστατες εικόνες στις ταινίες είναι τόσο περίπλοκες που πολλοί ερευνητές δεν βρήκαν τρόπο να κατανοήσουν τον κατακλυσμό των δεδομένων fMRI.

Η έρευνα του Baldassano υποδηλώνει ότι οι άνθρωποι έχουν κάποια δύναμη σε αυτό που θυμούνται εάν μπορούν να επιλέξουν ένα συγκεκριμένο σενάριο εκδήλωσης.

Ευγενική προσφορά του Chris Baldassano

"Οι άνθρωποι δεν διεξήγαγαν τέτοιες μελέτες στο παρελθόν επειδή δεν ξέραμε πώς θα αναλύαμε αυτά τα δεδομένα", είπε ο Chen.

Το 2004, ο νευροεπιστήμονας Uri Hasson και οι συνάδελφοί του στο Ινστιτούτο Επιστημών Weizmann στο Ισραήλ άρχισαν να χαράσσουν ένα μονοπάτι μέσα από το πυκνό των voxels. Σε μια από τις μελέτες τους, πέντε άτομα, ενώ ήταν ξαπλωμένοι σε έναν σαρωτή εγκεφάλου, παρακολούθησαν 30 λεπτά του The Good, the Bad and the Ugly (1966), ένα σπαγγέτι γουέστερν με πρωταγωνιστή τον Κλιντ Ίστγουντ. Συγκρίνοντας τα δεδομένα από τους πέντε συμμετέχοντες, οι ερευνητές παρατήρησαν πότε και πού η εγκεφαλική δραστηριότητα αυξήθηκε ή μειώθηκε ταυτόχρονα. Αυτά τα σημεία σύγκλισης αποκάλυψαν περιοχές που ανταποκρίθηκαν σε συγκεκριμένα μέρη της ταινίας, όπως σημαντικές αλλαγές στην πλοκή. Το πείραμα έδειξε ότι ήταν δυνατό να κατανοήσουμε την απόκριση του εγκεφάλου σε πραγματικό χρόνο στην παρακολούθηση μιας ταινίας.

Το 2012, ο Chen εντάχθηκε στο εργαστήριο του Hasson, τότε στο Πρίνστον, και επέκτεινε την προσέγγιση στη μνήμη. Έβαλε κόσμο να παρακολουθήσει το πρώτο επεισόδιο της τηλεοπτικής εκπομπής Σέρλοκ (2010), με τον Μπένεντικτ Κάμπερμπατς ως μια σύγχρονη εκδοχή του θρυλικού ντετέκτιβ. Στη συνέχεια, οι συμμετέχοντες στη μελέτη μίλησαν μέσω της μνήμης τους για αυτό, ενώ ήταν ακόμα ξαπλωμένοι στο σαρωτή.

Το πείραμα λειτούργησε. Η Τσεν και οι συνάδελφοί της μπόρεσαν να αντιστοιχίσουν την εγκεφαλική δραστηριότητα που καταγράφηκε κατά τη διάρκεια των αναμνήσεων των συμμετεχόντων με συγκεκριμένες σκηνές διάρκειας περίπου 60 δευτερολέπτων - για παράδειγμα, όταν ο Σέρλοκ συναντά τον Γουάτσον. Η ανάκληση μιας σκηνής προκάλεσε παρόμοια εγκεφαλική δραστηριότητα με την παρακολούθηση της και αυτά τα μοτίβα μοιράστηκαν σε μεγάλο βαθμό μεταξύ των θεμάτων, υποδηλώνοντας ότι διαφορετικοί άνθρωποι διέθεταν τις ίδιες εμπειρίες στη μνήμη με τον ίδιο τρόπο.

Τα αποτελέσματα σήμαιναν επίσης ότι οι ταινίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για το ξεκλείδωμα ενός παγκόσμιου ανθρώπινου κώδικα για την εγγραφή εμπειριών. Αλλά αυτός ο κώδικας έχει πολλά επίπεδα και θα χρειαζόταν ένας επιστήμονας υπολογιστών με ενδιαφέρον για τον εγκέφαλο για να αρχίσει να τα ξεφλουδίζει.

A Whole-Brain Affair

Όταν ο Baldassano έμαθε για πρώτη φορά για τον Σέρλοκ του Τσεν πειράματα, «Νόμιζα ότι ήταν το πιο ωραίο έργο που είχα δει ποτέ», είπε. Ήταν στο Πρίνστον για συνέντευξη για μια μεταδιδακτορική θέση αφού σχεδόν τελείωσε το διδακτορικό του στην επιστήμη των υπολογιστών. Ως μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ, είχε αναπτύξει τεχνικές μηχανικής μάθησης για να αναλύσει μοτίβα fMRI πολλαπλών voxel που καταγράφηκαν από άτομα που κοιτούσαν φωτογραφίες.

Ο Baldassano δεν είχε ενδιαφερθεί για την έρευνα της μνήμης. φαντάστηκε ότι το πεδίο περιστρεφόταν γύρω από λίστες λέξεων, που έμοιαζαν βαρετές. Αλλά περίπου εκείνη την εποχή, είχε διαβάσει το βιβλίο Moonwalking With Einstein:The Art and Science of Remembering Everything , στο οποίο ο δημοσιογράφος Joshua Foer αφηγείται τις προσπάθειές του να προπονηθεί για ένα πρωτάθλημα μνήμης χρησιμοποιώντας τη μέθοδο των loci. Ο Baldassano είχε επίσης παρατηρήσει τον 3χρονο τότε γιο του να μαθαίνει εύκολα πληροφορίες που μεταφέρονται με τη μορφή ιστορίας. Είδε τότε ότι η ανθρώπινη μνήμη βασίζεται στην αφήγηση των εμπειριών ζωής.

Αποφάσισε να ενταχθεί στο εργαστήριο του Hasson. «Τόσο περισσότερο του εγκεφάλου νοιάζεται για τις ταινίες από τα συνηθισμένα πράγματα που κάνουμε στους ανθρώπους [σε μελέτες fMRI] όπου αναβοσβήνουμε εικόνες», είπε. "Απλώς φαινόταν ότι υπήρχε μια τεράστια ευκαιρία για νέες ανακαλύψεις."

Ξεκίνησε εφαρμόζοντας την υπολογιστική του τεχνογνωσία στον Σέρλοκ του Τσεν δεδομένα. Στη μελέτη της, είχε καθορίσει τα όρια των σκηνών της παράστασης και τις αναμνήσεις των ανθρώπων, με τρόπους που της έκαναν νόημα. Οι προσπάθειές της βασίστηκαν στη θεωρία τμηματοποίησης γεγονότων, την ιδέα ότι οι άνθρωποι χαράζουν φυσικά τη συνεχή εμπειρία σε κομμάτια στη μνήμη τους. Αλλά αυτή η προσέγγιση ήταν υποκειμενική και θα μπορούσε να εισάγει λάθος. Ο Baldassano άρχισε να αναζητά τα τμήματα συμβάντων στα δεδομένα του εγκεφάλου. Αυτό που βρήκε ήταν μια έκπληξη.

Ο Baldassano μοιράζεται δεδομένα σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο κωδικοποιούνται τα γεγονότα στον εγκέφαλο. Διαπίστωσε ότι διαφορετικοί άνθρωποι ενεργοποιούν παρόμοια νευρικά μοτίβα κατά τη διάρκεια επαναλαμβανόμενων εμπειριών, όπως η παραγγελία φαγητού σε ένα εστιατόριο.

Hatnim Lee για το Quanta Magazine

Τροποποίησε μια τεχνική μηχανικής μάθησης που ονομάζεται κρυφό μοντέλο Markov, ώστε να λειτουργεί με δεδομένα fMRI. Ο αλγόριθμος μπορεί να εκπαιδευτεί ώστε να αναγνωρίζει τη δομή για γεγονότα που εκτείνονται με την πάροδο του χρόνου, όπως ένα επεισόδιο μιας τηλεοπτικής εκπομπής. Η προσέγγιση, δανεισμένη από την επιστήμη των υπολογιστών, ήταν νέα στη νευροαπεικόνιση. «Αυτό μου έδωσε μια σφήνα», είπε ο Baldassano. Με αυτή τη στρατηγική μπόρεσε να ταξινομήσει ένα τεράστιο σύνολο δεδομένων:μέτρα νευρικής δραστηριότητας από περίπου 50.000 voxels σε όλο τον εγκέφαλο, που λαμβάνονται κάθε 1,5 δευτερόλεπτο κατά τη διάρκεια ενός τμήματος 50 λεπτών του Sherlock .

Το μοντέλο αποκάλυψε ένα σαφές σήμα στο δίκτυο προεπιλεγμένης λειτουργίας του εγκεφάλου, το οποίο πιστεύεται ότι εκτελεί μια σειρά από γνωστικές λειτουργίες που εμπλέκονται στην κατασκευή εσωτερικών αφηγήσεων. Ένας κεντρικός κόμβος σε αυτό το δίκτυο είναι ο προμετωπιαίος φλοιός, ο οποίος κάθεται πίσω από το μέτωπο και παρακολουθεί τους στόχους, τα σχέδια και τις αποφάσεις ενός ατόμου. Το δίκτυο ανταποκρίνεται σε σημαντικές αλλαγές σε ένα ερέθισμα, όπως μια ανατροπή της πλοκής ή ένα νέο θέμα συζήτησης. Στο Σέρλοκ δεδομένα, δραματικές διακυμάνσεις στη δραστηριότητα σημειώνονταν κάθε λεπτό περίπου, που αντιστοιχούν σε αυτό που οι θεατές αντιλήφθηκαν ως αλλαγές σκηνής.

"Με τη μέθοδο του Baldassano, θα μπορούσατε να λάβετε αυτά τα συνεχή δεδομένα του εγκεφάλου καθώς οι άνθρωποι παρακολουθούν μια ταινία και να αναζητήσετε πού υπάρχουν ξαφνικές αλλαγές στα μοτίβα χωρικής δραστηριότητας - και αυτό ταιριάζει με αυτό που οι άνθρωποι θα έλεγαν ότι ήταν τα όρια σε μια ταινία", είπε ο Chen. "Ήταν ένας τρόπος τμηματοποίησης της εμπειρίας βάσει δεδομένων."

Το μοντέλο αποκάλυψε και κάτι άλλο. Ο εγκέφαλος δεν τμηματοποιούσε απλώς στα όρια που οι άνθρωποι αναγνωρίζονταν ως σημαντικές αλλαγές σκηνής. Ορισμένα μέρη του εγκεφάλου υποδιαίρεσαν την εμπειρία σε μικρότερα τμήματα. Στο οπτικό σύστημα, αλλαγές στη δραστηριότητα συνέβαιναν κάθε δευτερόλεπτο περίπου ως απάντηση στις αλλαγές στο φωτισμό και το τοπίο. Σε οπτικές περιοχές μεσαίου επιπέδου που αντιπροσωπεύουν αντικείμενα, η δραστηριότητα του εγκεφάλου μετατοπιζόταν κάθε 30 δευτερόλεπτα περίπου για να παρακολουθεί, ας πούμε, τον Κάμπερμπατς καθώς μετακινούνταν στην οθόνη.

Οι ερευνητές πρότειναν ότι οι θεατές συνδύασαν αυτά τα ανόμοια αφηγηματικά κομμάτια σε μια συνεκτική εμπειρία. Αντί η μνήμη να είναι μια επαρχία του ιππόκαμπου μαζί με μερικές άλλες περιοχές, όπως συνήθως πιστεύεται, η έρευνα του Baldassano πρότεινε ότι ο σχηματισμός μνήμης περιλαμβάνει τη συνεργασία μεταξύ πολλών περιοχών του εγκεφάλου.

"Η μνήμη δεν είναι ένα πράγμα. Δεν είναι μονόλιθος", είπε ο Reagh. "Η μνήμη σας έχει μια συνταγή για διαφορετικά κομμάτια της εμπειρίας."

Ωστόσο, ο Baldassano δεν πίστευε ότι αυτά τα κομμάτια συναρμολογούνται εκ νέου με κάθε επεισόδιο της ζωής (ή της τηλεόρασης). «Όταν ξεκινά μια εκδήλωση, έχεις ήδη κάποιο είδος σκαλωσιάς», είπε. "Είναι σαν μια σελίδα βιβλίου ζωγραφικής που δεν έχει χρωματιστεί ακόμα, αλλά πολλές γραμμές είναι ήδη εκεί. Όταν συμβαίνει ένα γεγονός, συμπληρώνετε τις συγκεκριμένες λεπτομέρειες."

Πολλές από τις καθημερινές μας εμπειρίες είναι επαναλαμβανόμενες:φαγητό σε ένα εστιατόριο, επίσκεψη σε αεροδρόμιο, παρακολούθηση μαθημάτων, ψώνια για παντοπωλεία. Ο Baldassano πιστεύει ότι ο εγκέφαλος δημιουργεί μια πλούσια βιβλιοθήκη με αυτά τα «σενάρια συμβάντων» που σχηματίζουν ικριώματα για τη μνήμη.

Hatnim Lee για το Quanta Magazine

Οι ψυχολόγοι είχαν επίσημα προτείνει ότι τέτοια ικριώματα υπήρχαν στη δεκαετία του 1970. Αλλά η γραμμή της έρευνας είχε πέσει σε δυσμένεια, κυρίως επειδή κανείς δεν είχε καλά εργαλεία για τη μελέτη τους στον εγκέφαλο. Ο Baldassano είχε τώρα αυτά τα εργαλεία. Και είχε μια έξυπνη ιδέα για το πώς να χρησιμοποιήσει τις ταινίες και την τηλεόραση για να μελετήσει τα σενάρια πάνω στα οποία χτίζουμε τις αναμνήσεις μας.

Ακολουθώντας ένα σενάριο

Ακριβώς όπως η ζωή, οι ταινίες τείνουν να επαναλαμβάνουν κοινά θέματα. Έχουμε ρομαντικές κωμωδίες και ταινίες καταστροφής, συναντήσεις υπερήρωων και εξωγήινων, και σε όλα αυτά τα είδη υπάρχουν κοινά σημεία, όπως ένα γεύμα σε ένα εστιατόριο ή ένας αγώνας σε ένα αεροδρόμιο. Ο Baldassano ξεκίνησε να εκμεταλλευτεί αυτόν τον πλεονασμό για να εντοπίσει μερικές σελίδες του βιβλίου ζωγραφικής του εγκεφάλου.

Ενώ καθένας από τους 33 συμμετέχοντες στη μελέτη βρισκόταν σε ένα μηχάνημα fMRI, προέβαλε αποσπάσματα από οκτώ ταινίες:τέσσερις σετ σε εστιατόρια (Βραζιλία [1985], Derek [2008], Κύριος Φασόλι [1997] και Pulp Fiction [1994]) και τέσσερα σε αεροδρόμια (Ημερομηνία λήξης [2010], Καλή τύχη Τσακ [2007], Ιππότης και Ημέρα [2010] και Ασταμάτητα [2014]). Κάθε κλιπ εστιατορίου περιείχε λίγο πολύ την ίδια σειρά γεγονότων:Οι χαρακτήρες μπήκαν σε ένα εστιατόριο, κάθισαν, παρήγγειλαν και έφαγαν. Όλα τα κλιπ του αεροδρομίου έδειχναν ανθρώπους να φτάνουν σε ένα αεροδρόμιο, να περνούν από την ασφάλεια, να περπατούν και να περιμένουν στην πύλη και να επιβιβάζονται σε μια πτήση. Αλλά οι ταινίες διέφεραν στις λεπτομέρειες τους:είδη, ηθοποιοί, σημεία πλοκής.

Η μελέτη δημιούργησε σωρούς δεδομένων και ο Baldassano έκανε μια πρώτη ρωγμή σε αυτό ο ίδιος, ελέγχοντας χειροκίνητα για μοτίβα στην εγκεφαλική δραστηριότητα σε συγκεκριμένες στιγμές στις σκηνές του αεροδρομίου. Δεν περίμενε να δει πολλά - τα δεδομένα fMRI είναι θολά και θορυβώδη και υπάρχει αρκετή δραστηριότητα στην οποία η τεχνική δεν μπορεί να έχει πρόσβαση. Αλλά νόμιζε ότι είχε εντοπίσει κάτι ενδιαφέρον. Όταν μοιράστηκε μια διαφάνεια των αποτελεσμάτων του σε μια ομαδική συνάντηση το 2017, ο Τσεν αναφώνησε:«Θεέ μου, λειτούργησε!»

«Μόλις η Τζάνις μου είπε ότι λειτούργησε, πείστηκα ότι δεν είχα μπερδέψει κάτι», θυμάται ο Μπαλντασάνο.

Μετά άφησε τους υπολογιστές να κάνουν την ανάλυσή τους. Όταν ο Baldassano συνέδεσε τα δεδομένα στο βελτιστοποιημένο για fMRI κρυφό μοντέλο Markov του, αποκάλυψε μια οριστική ακολουθία μοτίβων ενεργοποίησης του εγκεφάλου που μοιράζονταν σε ανθρώπους και σε ταινίες για ένα δεδομένο είδος συμβάντος. Σε όλα τα κλιπ εστιατορίων, εμφανίστηκε ένα μοτίβο όταν μπήκαν οι ηθοποιοί, το οποίο άλλαζε όταν κάθονταν, ξανά όταν παρήγγειλαν φαγητό και άλλη μια φορά όταν έφτασε το φαγητό. Όλες οι ιστορίες εστιατορίων μοιράζονταν αυτά τα τέσσερα μοτίβα συμβάντων κατά μέσο όρο, ενώ προστέθηκαν μερικές μοναδικές διαφορές στην ιστορία. Οι ταινίες του αεροδρομίου αναπαρίστανται παρόμοια στον εγκέφαλο, με κάθε βήμα της ακολουθίας να χαρακτηρίζεται από ένα προβλέψιμο διαεγκεφαλικό αποτύπωμα συγκεντρωμένο στον προμετωπιαίο φλοιό.

Mark Belan/Quanta Magazine

Τα αποτελέσματα αποκάλυψαν ότι ο εγκέφαλος δεν καταγράφει απλώς αυτό που αντιλαμβάνεται. Αντίθετα, μεγάλο μέρος αν όχι το μεγαλύτερο μέρος της αντίδρασης του εγκεφάλου σε ένα γεγονός ή μια ιστορία προέρχεται από αναμνήσεις για το πώς συνήθως συμβαίνει αυτό το είδος γεγονότος. Με άλλα λόγια, επεξεργαζόμαστε το παρόν μέσω του παρελθόντος.

Το έργο του Baldassano, που δημοσιεύτηκε στο The Journal of Neuroscience το 2018, έδειξε ότι υπάρχουν δύο κρίσιμα βήματα για την κατασκευή αναμνήσεων. Καθώς προχωράμε στη μέρα μας, καταγράφουμε τις νέες εμπειρίες σε κομμάτια ποικίλου μεγέθους και πολυπλοκότητας, από απλές αντιλήψεις μέχρι εκπληκτικές ανατροπές πλοκής. Εν τω μεταξύ, ο εγκέφαλός μας έχει πρόσβαση σε πρότυπα για αυτά τα νέα γεγονότα με βάση τη γνώση παρόμοιων και τοποθετεί τα κομμάτια της εξελισσόμενης μνήμης σε αυτό το πλαίσιο.

Οι αναμνήσεις, όπως αποδεικνύεται, μοιάζουν περισσότερο με ζωγραφιά προς αριθμό παρά με αποδόσεις από την αρχή σε έναν κενό καμβά.

Μετατόπιση καρέ

Οι έμπειροι σκακιστές χρειάζονται μόνο μια ματιά στο ταμπλό για να θυμούνται τις θέσεις των κομματιών, αν και για τους περισσότερους ανθρώπους η διάταξη θα ήταν ενοχλητική για ανακατασκευή. Επειδή έχουν παίξει πολλά παιχνίδια, οι δάσκαλοι του σκακιού αναγνωρίζουν μοτίβα όπου οι άλλοι κατακλύζονται από λεπτομέρεια. Ομοίως, όταν συναντάτε φίλους σε ένα εστιατόριο, ξέρετε ότι ο διακομιστής θα έρθει να λάβει την παραγγελία του φαγητού σας. Επειδή δεν σας μπερδεύει η βασική σειρά των γεγονότων, μπορείτε να θυμάστε καλύτερα τις γεύσεις, τις λεπτομέρειες των συνομιλιών σας, το άτομο στο διπλανό τραπέζι.

Με άλλα λόγια, η ύπαρξη σεναρίων ενισχύει τη μνήμη. «Είναι πολύ πιο εύκολο να θυμάσαι πράγματα, αν κουμπώνουν σε αυτό που ήδη γνωρίζεις για τον κόσμο», είπε ο Chris Bird, ο οποίος μελετά τη μνήμη για τις καθημερινές εμπειρίες στο Πανεπιστήμιο του Sussex. Κατ' επέκταση, εάν δεν έχετε ένα λειτουργικό πρότυπο αφήγησης, η μνήμη σας θα πρέπει, θεωρητικά, να είναι χειρότερη.

Ο Baldassano θα μπορούσε να δοκιμάσει αυτό το φαινόμενο χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του fMRI. Καθρεφτίζοντας την προσέγγιση της Τσεν στον Σέρλοκ της Μελέτες, έβαλε τους συμμετέχοντες στη μελέτη του να του περιγράψουν τις σκηνές του αεροδρομίου και του εστιατορίου ενώ βρίσκονταν ακόμη στο σαρωτή. Εκείνοι που εκκίνησαν καλύτερα όλα τα βασικά μέρη ενός σεναρίου ενώ έβλεπαν τις ταινίες, όπως υποδεικνύεται από τα μοτίβα ενεργοποίησης του εγκεφάλου τους, είχαν καλύτερη μνήμη για λεπτομέρειες από εκείνους που αναβίωσαν ελάχιστα τα σενάρια τους.

"Αν τους είδαμε να κάνουν καλή δουλειά φέρνοντας αυτήν τη σειρά μοτίβων στο αεροδρόμιο στο διαδίκτυο", είπε ο Baldassano, "αυτό προέβλεψε ότι θα μπορούσαν να θυμούνται περισσότερες λεπτομέρειες αυτής της συγκεκριμένης ιστορίας του αεροδρομίου."

Μερικές φορές, περισσότερα από ένα σενάρια εκτελούνται ταυτόχρονα σε μια ιστορία ή στη ζωή — και το σενάριο που ενεργοποιείται μπορεί να επηρεάσει τη μνήμη σας για ένα συμβάν.

Σε εργασία που δημοσιεύτηκε στο Current Biology Το 2024, η ομάδα του Baldassano ηχογράφησε σύντομες ηχητικές ιστορίες στις οποίες ένα κοινωνικό σενάριο (διάλυση, πρόταση, επιχειρηματική συμφωνία ή συνάντηση-χαριτωμένο) παιζόταν πάνω από ένα σενάριο τοποθεσίας (εστιατόριο, αεροδρόμιο, παντοπωλείο ή αίθουσα διαλέξεων). Στη συνέχεια έδωσε στους ακροατές του ρόλους να παίξουν καθώς άκουγαν. Για μια ιστορία σχετικά με μια πρόταση γάμου σε ένα εστιατόριο, ζητήθηκε από ορισμένους ακροατές να προσποιηθούν ότι ήταν κριτικοί εστιατορίου, ενώ άλλοι επιλέχθηκαν ως διοργανωτές γάμου.

Το πλαίσιο που πήρε ο συμμετέχων — τοποθεσία ή κοινωνικό — επηρέασε τις λεπτομέρειες που θυμόταν το άτομο από την ιστορία. Οι απόηχοι και των δύο σεναρίων ήταν ενεργοί σε όλους τους ακροατές, αλλά το κυρίαρχο σενάριο ευθυγραμμίστηκε καλύτερα με σημαντικά γεγονότα στα δεδομένα του εγκεφάλου. Για παράδειγμα, από τη σκοπιά ενός διοργανωτή γάμου, η παραγγελία φαγητού δεν είναι μια ενδιαφέρουσα εξέλιξη σε μια πρόταση, επομένως το μοτίβο δραστηριότητας δεν άλλαξε εκείνη τη στιγμή. Άλλαξε όταν ένας χαρακτήρας ζήτησε το χέρι ενός άλλου.

Το έργο υπογραμμίζει ότι ο τρόπος που βιώνουμε και θυμόμαστε τα γεγονότα προκύπτει σε μεγάλο βαθμό από την ψυχική μας κατάσταση, σε αντίθεση με τις ιδιότητες των ίδιων των γεγονότων. "Μπορείτε να αλλάξετε τον τρόπο με τον οποίο τα τμήματα του εγκεφάλου εμπειριώνονται με βάση το τι εκκινείτε τα θέματα - τι είδους πληροφορίες είναι σχετικές, είτε πρόκειται για κοινωνικές πληροφορίες είτε για πληροφορίες τοποθεσίας", είπε ο Kuhl. "Αυτή είναι μια νέα συνεισφορά."

«Τόσο πολύ περισσότερο ο εγκέφαλος ενδιαφέρεται για τις ταινίες από τα συνηθισμένα πράγματα που κάνουμε στους ανθρώπους [σε έναν σαρωτή εγκεφάλου] όπου αναβοσβήνουμε εικόνες», είπε ο νευροεπιστήμονας Christopher Baldassano. "Απλώς φαινόταν ότι υπήρχε μια τεράστια ευκαιρία για νέες ανακαλύψεις."

Hatnim Lee για το Quanta Magazine

Και υποδηλώνει ότι οι άνθρωποι έχουν κάποια δύναμη σε αυτό που θυμούνται. «Δεν είναι καθαρά το ερέθισμα που ενεργοποιεί αυτά τα πράγματα», είπε ο Baldassano. «Έχετε κάποιο εκούσιο έλεγχο στον τρόπο που επιλέγετε να κατηγοριοποιήσετε τις πληροφορίες που έρχονται». Δηλαδή, οι προκαταλήψεις και οι στόχοι σας διαμορφώνουν τις εμπειρίες σας και τι θυμάστε από αυτές. Ίσως είναι δυνατό να υιοθετήσετε μια νοοτροπία που σας προδιαθέτει να θυμάστε συγκεκριμένες λεπτομέρειες ενός γεγονότος.

Η κατανόηση αυτών των σεναρίων και των αποχρώσεων τους θα μπορούσε να ρίξει φως στις διαταραχές της μνήμης, είπε ο Bird. Τα σενάρια που υποβαθμίζονται ή γίνονται απρόσιτα θα μπορούσαν να ευθύνονται για τον αποπροσανατολισμό που προκαλείται από διαταραχές μνήμης όπως το Αλτσχάιμερ. "[Η έννοια των σεναρίων] μάς δίνει ένα παράθυρο για το πώς συνήθως αντιλαμβανόμαστε τον κόσμο και γιατί ο κόσμος μπορεί να είναι ένα πολύ συγκεχυμένο μέρος εάν έχετε μια κατάρρευση σε αυτές τις διαδικασίες", είπε ο Bird.

Από την άλλη πλευρά, τα σενάρια μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση της μνήμης, όπως κάνει ο Mullen, ο πρωταθλητής της μνήμης. Σε μια συνεχιζόμενη μελέτη, η ομάδα του Baldassano δίδαξε 25 άτομα να χρησιμοποιούν τη μέθοδο των τόπων για να απομνημονεύσουν μια λίστα με 40 λέξεις. Για παράδειγμα, μπορεί να χρησιμοποιήσουν ένα σενάριο εστιατορίου:Για να θυμηθούν τον «καταρράκτη», μπορεί να φανταστούν έναν καταρράκτη πίσω από ένα εστιατόριο. για "μικροσκόπιο", μπορεί να οραματιστούν εξαιρετικά μικροσκοπικά τρόφιμα.

Στην αρχή της μελέτης, κανείς δεν μπορούσε να θυμηθεί περισσότερες από εννέα λέξεις. Στο τέλος, όλοι θυμήθηκαν τουλάχιστον 35. Μερικοί κέρδισαν τέλεια βαθμολογία, αν και κανείς δεν ταίριαζε με την ταχύτητα του Mullen. "Καταφέραμε πραγματικά να πείσουμε τους κανονικούς ανθρώπους να το κάνουν αυτό", είπε ο Baldassano.

Αυτή η διαδικασία συγγραφής σεναρίου λαμβάνει χώρα καθ' όλη τη διάρκεια της ζωής μας:Οι εμπειρίες, οι ρουτίνες και οι περιπέτειες αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της πρώτης ύλης, αλλά μέσα όπως τα βιβλία και οι ταινίες δημιουργούν επίσης σκαλωσιές για αναμνήσεις.

Ο Baldassano έχει γοητευτεί να παρακολουθεί αυτό το παιχνίδι με τους γιους του. Ως νήπια, στα παιδιά του άρεσαν ιδιαίτερα τα βιβλία για τη Maisy Mouse. Στη σειρά, η Maisy πηγαίνει στη βιβλιοθήκη, επισκέπτεται τον οδοντίατρο, μαθαίνει να κολυμπά — και, ναι, πηγαίνει στο αεροδρόμιο. Η πλοκή ή το περιστατικό είναι ελάχιστα:Το ποντίκι ελέγχει τη βαλίτσα του, περνά από την ασφάλεια και επιβιβάζεται στο αεροπλάνο. Ο Baldassano βρήκε τα βιβλία "βίαια βαρετά" — αλλά τα παιδιά του ήταν καθηλωμένα.

"Είναι 100% απλώς μια οδηγία σχήματος", είπε. Ο κόσμος μπορεί να είναι μπερδεμένος για τα παιδιά επειδή τους λείπουν τα νοητικά ικριώματα για να καταλάβουν τι συμβαίνει. Τα βιβλία και άλλα μέσα βοηθούν στη συγγραφή των σεναρίων, σε νευροβιολογικό επίπεδο, που θα βοηθήσουν τα παιδιά του να περιηγηθούν στην υπόλοιπη ζωή τους. Ο Baldassano ξέρει καλύτερα από τους περισσότερους:"Είναι ένα πραγματικά σημαντικό είδος γνώσης που πρέπει να χτιστεί."