Ingen tvil om at vi har lært mye om den menneskelige hjernen de siste 50 årene, men som nevrovitenskapsmenn raskt erkjenner, forblir sentrum av nervesystemene i stor grad et mysterium. Nær toppen av listen over gåter: hvordan minnet fungerer - spesielt hvordan du gjenoppretter det når det har gått tapt.
Nå, men gjennom en raskt voksende gren av nevrovitenskap kjent som direkte hjerneopptak, kan forskere følge hjerneaktivitet i sanntid gjennom implanterte elektroder. Teknikken kan gjøre dem i stand til å kartlegge hvordan nevroner kommuniserer når minner dannes eller tilbakekalles, noe som kan gjøre det mulig å utvikle en enhet som kan etterligne prosessen med å lage minnet ved å stimulere de samme nevronene.
Det kan virke litt fantasifullt, men DARPA, byrået som finansierer nyskapende forskning for det amerikanske forsvarsdepartementet, tror så mye på teknologiens potensiale at den forrige uke kunngjorde tilskudd på til sammen $ 40 millioner for å se om et slikt minne "nevroprotetisk" kan utvikles i løpet av de neste fire årene.
Andre forskere utforsker forskjellige måter å avdekke mysteriets mysterium. I en fersk studie støttet av National Institutes of Health, kunne Roberto Malinow fra University of California, San Diego, bruke nøyaktig målrettet lys for å utslette og deretter gjenopprette minner fra genetisk konstruerte mus. Og i fjor sommer kunngjorde forskere ved Columbia University Medical Center at de var i stand til å forbedre minnene fra gamle mus betydelig ved å øke nivået på et bestemt protein i hjernen.
Men ideen om å bruke implantater for å gjenopplive hukommelse - betraktet som et radikalt konsept når de ble forfremmet av slike som University of South California nevrovitenskapsmann Theodore Berger for bare noen få år siden - har fanget oppmerksomheten til folket på DARPA. De ser potensialet som en nyskapende og uvanlig presis måte å hjelpe skadde veteraner - hvorav rundt 270 000 har lidd traumatiske hjerneskader, ofte med svekkende hukommelsestap siden 2000 - med få andre behandlingsalternativer.
Å lage minner
Forskningsprosjektet, kalt “Restoring Active Memory” (RAM), er designet rundt troen på at uansett hvor søtt eller hvor forstyrrende, blir hvert minne dannet på samme måte: gjennom en sekvensiell handling av mange nevroner. Forstyrr den sekvensen gjennom en traumatisk skade, tankene går, og minnefunksjonen blir blokkert. Men hva om forskere, etter dataprogrammer fra minneprosessen som de har utviklet, kunne bruke små implantater til å jobbe rundt et skadet område ved å sende signaler til nevroner lenger i kretsen?
Det er egentlig målet med RAM-programmet, som vil involvere team fra tre institusjoner: University of California, Los Angeles (UCLA), University of Pennsylvania og Lawrence Livermore National Laboratory. Hver vil ha sitt eget fokus.
UCLA-teamet vil konsentrere seg om det som er kjent som hjerneområdet. Takket være tidligere forskning har de identifisert det som inngangsporten til hippocampus, hjernen som er mest assosiert med læring og hukommelse. For å gi deg en viss følelse av hvor kritisk hippocampus er for det som gjør oss menneskelige, bør du vurdere et av vannskildringens funn i hjernevitenskapen, hvor en mann på 1950-tallet ble fjernet som fikk store deler av hippocampus fjernet som en behandling for anfall. Etter inngrepet var han ikke lenger i stand til å skape nye minner - han kunne ikke huske hva som skjedde med ham hver dag etterpå.
For å nullstille på hvordan hippocampus gjør daglig tilværelse til minner, vil UCLA-forskerne først bruke data fra elektroder som allerede er implantert i epilepsipasienter for å utvikle en datamodell for hvordan nevroner i den delen av hjernen kommuniserer under minneoppretting. Fra dette vil de samarbeide med forskere på Livermore for å lage trådløse, implanterbare enheter som kan gjenskape prosessen ved å stimulere de aktuelle nevronene.
I Pennsylvania, i mellomtiden, vil forskere ta et bredere syn på hvordan minner tar form, og nærmer seg det som en serie av sammensatte interaksjoner mellom forskjellige hjerneområder. De vil arbeide med pasienter som allerede har implantert elektroder i flere områder av hjernen, og spore nevral aktivitet mens de spiller minnespill på datamaskiner. Målet er igjen å identifisere mønstre av nevronatferd når nye minner lagres eller gamle blir hentet, og også prøve å isolere “biomarkører” for når noe går galt.
Satser på teknologi
Likevel har prosjektet skeptikere.
"Vi må fortsette å minne oss på at, nei, vi snakker ikke hjernens hemmelige språk - vi gjør noe veldig grovt stimulerende, " sa Dr. Anthony Ritaccio, direktør for nevrokirurgi ved Albany Hospital, til New York Times. “Når du jobber med hjernen, må du fortsette å smelle deg selv i ansiktet som en reality sjekk; vi forstår fortsatt så lite. ”
Men Justin Sanchez, leder av RAM-prosjektet i DARPA, sier det er på tide å gjøre en stor innsats på teknologi.
"Vi skylder våre tjenestemedlemmer, " sa han, "for å fremskynde forskning som kan minimere langsiktige virkninger av skadene deres."
Og når alt kommer til alt, hjelper et arbeidsminne oss alle med å gjøre oss bedre kjent med verden, slik utdanningspsykolog Peter Doolittle sier i denne TED Talk.
