Jak działa pamięć? Czego Jaś się nie nauczy, tego Jan nie będzie umiał

Nasz mózg codziennie rejestruje miliony informacji. Na każdym kroku uczy się czegoś nowego. A jak to się w ogóle dzieje, że zapamiętujemy tyle szczegółów? Jak działa pamięć człowieka i która część mózgu za nią odpowiada?

Gdzie mieszka i jak działa pamięć?

Do uczenia się niezbędna jest pamięć, a w jej tworzeniu i przechowywaniu bierze udział hipokamp, który leży głęboko ukryty wewnątrz mózgu. Jego nazwa pochodzi od greckiego gatunku ryby z rodzaju Hippocampus (gr. hippos – koń; kampos – strach morski), zwanego potocznie konikiem morskim. Swoim wyglądem przypomina on bowiem konika morskiego.

Hipokamp jest szczególnie aktywny w czasie uczenia się przestrzennego, czyli np. zapamiętywania drogi. Część informacji o procesach pamięciowych, zwłaszcza tych o zabarwieniu emocjonalnym, wędruje do innych struktur mózgu – do ciała migdałowatego (małej części mózgu o kształcie migdałka związanego z zarządzaniem emocjami) oraz do kory przedczołowej (obszaru odpowiedzialnego za racjonalne myślenie, przewidywanie, planowanie i podejmowanie decyzji).

O problemach z pamięcią krótko- i długotrwałą – pacjent H.M.

Historia jednego z najsłynniejszych w dziejach medycyny pacjenta znanego pod pseudonimem H.M. przyczyniła się do zrozumienia funkcji hipokampa. H.M. chorował na padaczkę, a dokonana u niego operacja w 1953 r. polegająca na usunięciu części mózgu, w tym znacznego fragmentu hipokampa, zredukowała liczbę ataków. Jednak w następstwie operacji pacjent utracił pewne rodzaje pamięci. Nie pamiętał on, czy wziął leki i czy zjadł obiad. Kiedy czytał jakiś tekst, w połowie strony nie pamiętał już, co było na jej początku.

Operacja utrudniła przenoszenie informacji z pamięci krótkotrwałej do pamięci długotrwałej. Pacjent ten również często się gubił, np. idąc do toalety w szpitalu, nie potrafił odnaleźć drogi do swojego pokoju. Co ciekawe, nie wszystkie rodzaje pamięci zostały utracone. H.M. umiał posługiwać się tzw. pamięcią proceduralną, która polega na nabywaniu nowych umiejętności. Nauczył się rysować przedmioty z odbicia lustrzanego i potrafił czytać wyrazy pisane wspak.

To też Cię zainteresuje: Co dzieje się w mózgu, gdy jesteśmy szczęśliwi?

Pacjent chętnie brał udział w badaniach naukowych, wykonując liczne testy psychologiczne. Ofiarował swoje narządy do badań, a po jego śmierci w 2008 r. przeprowadzone zostały szczegółowe analizy uszkodzeń mózgu.

Nagroda Nobla za odkrycie „GPS-a” w mózgu

Badania profesora Johna O’Keefe’a oraz małżeństwa May-Britt i Edvarda I. Moserów przyczyniły się z kolei do poznania roli hipokampa w tzw. uczeniu się przestrzennym. Naukowcy, prowadząc eksperymenty na myszach, które uczyły się rozpoznawania drogi w labiryncie, wykazali, że w hipokampie znajduje się skomplikowany system, który możemy porównać do GPS-a. Układ ten umożliwia rozpoznawanie i zapamiętywanie drogi. Za to odkrycie badacze zostali uhonorowani Nagrodą Nobla w 2014 r.

Taksówkarze mają większe hipokampy

Jak działa pamięć taksówkarzy? Odkrycie „GPS-a” w mózgu zapoczątkowało serię bardzo ciekawych eksperymentów m.in. na londyńskich taksówkarzach. Należy tutaj wspomnieć, że zdobycie uprawnień taksówkarza jest w Londynie niezwykle trudne. Aplikanci do tego zawodu muszą bowiem uczyć się tras po mieście, używając map.

Okazało się, że taksówkarze mieli większe objętości hipokampa w porównaniu do osób, które nie wykonywały tego zawodu. Ponadto stwierdzono, że objętość hipokampa wzrasta wraz z liczbą lat spędzonych za kółkiem. Te zmiany dotyczące wzrostu objętości hipokampa możliwe są m.in. dzięki procesowi neurogenezy, tj. powstawaniu nowych komórek nerwowych w tej strukturze mózgu w wieku dorosłym.

Jak się uczymy?

Austriacki Noblista (nagroda otrzymana w 1973 r.) i twórca nowoczesnej etologii – Konrad Lorenz obserwował proces uczenia się u kaczek i gęsi. Zauważył, że wylęgająca się z jajka gąska podąża za pierwszym obiektem, zwierzęciem lub osobą, którą zauważy po wykluciu i traktuje ją jako swoja matkę.

Przeczytaj też: Czy mózg nastolatka funkcjonuje inaczej niż osoby dorosłej?

W naturalnych warunkach zjawisko to ma na celu przywiązanie do rodziców i identyfikację gatunkową. Jeśli jednak w okresie krytycznym na wczesnych etapach rozwojowych zabraknie matki, to skutki mogą być katastrofalne dla młodych osobników, gdyż małe gąski mogą np. zacząć podążać za kotem czy psem i traktować go jako matkę. Oczywiście taka matka nie nauczy ich latać i nie pokaże innych umiejętności potrzebnych dla przetrwania gatunku.

Ten rodzaj uczenia się nazywamy wpajaniem lub wdrukowaniem. U ludzi uważa się, że niemowlęta są wpojone do rytmu pracy serca matki. Właśnie dlatego płaczące dziecko dużo szybciej uspokaja się w ramionach matki niż każdej innej osoby.

Czy dzieci lepiej znają zwierzęta i rośliny czy pokemony?

Interesujące badania przeprowadzone zostały przez zespół Andrew Balmforda z Uniwersytetu w Cambridge i opublikowane w prestiżowym czasopiśmie „Science”. Naukowcy chcieli się dowiedzieć, co dzieci w różnym wieku wiedzą o świecie zwierząt i roślin. W tym celu pokazywali 109 dzieciom karty z obrazkami zwierząt i roślin na przemian z pokemonami.

Wyniki tych badań były dość zaskakujące. Okazało się bowiem, że dzieci 4-letnie rozpoznawały poprawnie średnio 32% zwierząt i roślin oraz 7% pokemonów. Natomiast 8-latki udzielały poprawnych odpowiedzi w 58% przypadkach zwierząt i roślin i aż w 78% przypadków pokemonów.

Proces uczenia się zachodzi przez całe życie, a na wczesnych jego etapach jest bardzo intensywny. Liczba zalewających nas informacji jest ogromna, dlatego warto dokonywać świadomych wyborów w procesach uczenia się.

Literatura

1. Augustinack J.C., van der Kouwe A.J.W., Salat D.H. i wsp.: H.M.’s contributions to neuroscience: a review and autopsy studies Hippocampus. 2014; 24: 1267-86. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6007845/
2. Balmford A., Clegg L., Coulson T., Taylor J.: Why conservationists should heed Pokémon. Science. 2002 Mar 29; 295: 2367
3. Maguire E.A., Gadian D.G., Johnsrude I.S. i wsp.: C D Frith Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. Proc. Natl. Acad. Sci., 11; 97:4398-403. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC18253/
4. Munz T.: My goose child Martina: the multiple uses of geese in the writings of Konrad Lorenz, Hist. Stud. Nat. Sci., 2011; 41:405-46
5. Śliwowska J.H.: Konik morski w mózgu, czyli o budowie i funkcjach hipokampa. Biologia w szkole, nr 21, 2017
6. Śliwowska J.H., Górecki M.T., Tryjanowski P.: Wprowadzenie do neuroekologii — czyli czy znajomość układu nerwowego zwierząt pozwala zrozumieć ich relacje ze środowiskiem? Tom 61, 2: 2012. https://kosmos.ptpk.org/index.php/Kosmos/article/view/983
7. Woollett K., Maguire E.A: Acquiring „the Knowledge” of London’s layout drives structural brain changes, Curr. Biol., 2011; 2021: 2109-14. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3268356/

Autor

Joanna Śliwowska

Z wykształcenia jestem biologiem, a pasjonuje się neurobiologią. Mózg to fascynujący organ, który ma możliwości zmian pod wpływem warunków środowiska, co nazywamy neuroplastycznością. Oprócz tego, że jestem naukowcem, również prowadzę zajęcia dydaktyczne ze studentami oraz popularyzuję naukę. Jestem także mamą dwóch nastolatków Heleny i Antoniego.

Więcej od tego autora