Intet spørgsmål om, at vi har lært meget om den menneskelige hjerne i de sidste 50 år, men som neurovidenskabsmænd er hurtige til at erkende, forbliver centrum af vores nervesystemer stort set et mysterium. Nær toppen af listen over dens gåder: hvordan hukommelse fungerer - især hvordan man gendanner den, når den er gået tabt.
Men nu gennem en hurtigt voksende gren af neurovidenskab kendt som direkte hjerneoptagelse, kan forskere følge hjerneaktivitet i realtid gennem implanterede elektroder. Teknikken kunne gøre det muligt for dem at kortlægge, hvordan neuroner kommunikerer, når hukommelser dannes eller huskes, hvilket muligvis derefter gør det muligt at udvikle en enhed, der kunne efterligne hukommelsesoprettelsesprocessen ved at stimulere de samme neuroner.
Det kan virke lidt fantasisk, men DARPA, agenturet, der finansierer avanceret forskning til det amerikanske forsvarsministerium, tror så meget på teknologiens potentiale, at det i sidste uge annoncerede tilskud på i alt $ 40 millioner for at se, om en sådan hukommelse "neuroprotetisk" kan udvikles i de næste fire år.
Andre forskere udforsker forskellige måder at opdage hukommelsens mysterium på. I en nylig undersøgelse støttet af National Institutes of Health kunne Roberto Malinow fra University of California, San Diego, bruge præcist målrettet lys til at udslette og derefter gendanne minder i genetisk konstruerede mus. Og sidste sommer annoncerede forskere ved Columbia University Medical Center, at de var i stand til at forbedre minderne om gamle mus betydeligt ved at øge niveauet for et bestemt protein i deres hjerner.
Men ideen om at bruge implantater til at genoplive hukommelsen - betragtet som et radikalt begreb, når de blev promoteret af lignende af University of South California neurovidenskabsmand Theodore Berger for kun få år siden - har fanget opmærksomheden hos menneskerne på DARPA. De ser dets potentiale som en nyskabende og usædvanligt præcis måde at hjælpe beskadigede veteraner, hvoraf ca. 270.000 har lidt traumatiske hjerneskader, ofte med svækkende hukommelsestab siden 2000 - med få andre behandlingsmuligheder.
At lave minder
Forskningsprojektet, kaldet “Restoring Active Memory” (RAM), er designet omkring den tro, at uanset hvor sød eller hvor foruroligende, hver hukommelse er dannet på samme måde: gennem en rækkefølge af mange neuroner. Forstyrr den sekvens gennem en traumatisk skade, tankerne går, og hukommelsesfunktionen blokeres. Men hvad hvis forskere efter computerprogrammer om hukommelsesprocessen, som de har udviklet, kunne bruge små implantater til at arbejde omkring et beskadiget område ved at sende signaler til neuroner længere langs i kredsløbet?
Det er i det væsentlige målet med RAM-programmet, som vil involvere hold fra tre institutioner: University of California, Los Angeles (UCLA), University of Pennsylvania og Lawrence Livermore National Laboratory. Hver vil have sit eget fokus.
UCLA-teamet vil koncentrere sig om det, der er kendt som hjernens entorhinale område. Takket være tidligere forskning har de identificeret det som porten til hippocampus, hjerneområdet, der er mest forbundet med læring og hukommelse. For at give dig en fornemmelse af, hvor kritisk hippocampus er for det, der gør os til menneske, skal du overveje en af de vanddækkende opdagelser i hjernevidenskaben, hvor han involverede en mand i 1950'erne, der fjernede store dele af hans hippocampus som en behandling af anfald. Efter proceduren var han ikke længere i stand til at skabe nye minder - han kunne ikke huske, hvad der skete med ham hver dag derefter.
For at nulstille, hvordan hippocampus forvandler den daglige eksistens til minder, vil UCLA-forskerne først bruge data fra elektroder, der allerede er implanteret i epilepsipatienter til at udvikle en computermodel for, hvordan neuroner i den del af hjernen kommunikerer under hukommelse. Fra det tidspunkt vil de samarbejde med forskere på Livermore om at skabe trådløse, implanterbare enheder, der kan gentage processen ved at stimulere de relevante neuroner.
I Pennsylvania vil forskerne i mellemtiden tage et bredere syn på, hvordan minder minder om form, og nærmer sig det som en række komplekse interaktioner mellem forskellige hjerneområder. De vil arbejde med patienter, der allerede har implanteret elektroder i flere områder af deres hjerner, og sporing af neurale aktiviteter, når disse mennesker spiller hukommelsespil på computere. Målet er igen at identificere mønstre for neuronadfærd, når nye hukommelser gemmes eller gamle hentes, og også forsøge at isolere "biomarkører" for når noget går galt.
Spil på teknologi
Projektet har stadig skeptikere.
”Vi er nødt til at minde os selv om, at nej, vi taler ikke hjernens hemmelige sprog - vi laver noget meget groft stimulerende, ” fortalte Dr. Anthony Ritaccio, direktøren for neurokirurgi ved Albany Hospital, til New York Times. ”Når du arbejder med hjernen, skal du fortsætte med at slå dig selv i ansigtet som en realitycheck; vi forstår stadig så lidt. ”
Men Justin Sanchez, leder af RAM-projektet hos DARPA, siger, at det er tid til at gøre en stor indsats på teknologi.
”Vi skylder vores servicemedlemmer, ” sagde han, “at fremskynde forskning, der kan minimere de langsigtede virkninger af deres skader.”
Og, når alt kommer til alt, hjælper en arbejdshukommelse os alle med at få en bedre fornemmelse af verden, som uddannelsessykolog Peter Doolittle siger i denne TED Talk.
