Unohtunut asia säilyy aivoissa

Ranganath teki yhdessä Wisconsinin yliopiston apulaisprofessorin Deborah Hannulan kanssa vuonna 2009 kokeen, jolla he pyrkivät osoittamaan, että säilömuisti pystyy joissakin tapauksissa palauttamaan mieleen myös tietoisuudesta kadonneita eli unohdettuja asioita.

Kokeessa piti aluksi tarkastella kuvapareja, jotka esittivät kasvoja ja maisemia. Myöhemmin koehenkilöille näytettiin maisemakuvan lisäksi kolmet kasvot. Kasvokuvista heidän tuli valita se, joka oli aiemmin muodostanut parin maiseman kanssa. Testin aikana aivotoimintaa seurattiin toiminnallisella magneetti­kuvausmenetelmällä. Lisäksi seurattiin, miten silmät liikkuivat, kun kolmea erilaista kasvokuvaa katseltiin.

Useimmissa tapauksissa katse viipyi pisimpään niissä kasvoissa, jotka olivat muodostaneet parin maiseman kanssa – siitä huolimatta, että kyseistä kuvaa ei lopulta edes valittu. Aina, kun silmät tekivät tiedostamattomasti oikean ratkaisun, aivokuvaus paljasti jo aikaisemmin, että näin tulee tapahtumaan.

Vaikuttaa siis siltä, että säilömuistilla on ”oma tahto”, joka voi palauttaa mieleen tapahtumia ja yhteyksiä. Tietoisuus saattaa kuitenkin kyseenalaistaa säilömuistin näkemyksen ja päätyä toiseen ratkaisuun. Ilmiö muistuttaa tilannetta, jossa sanoja etsivästä ihmisestä tuntuu siltä, että vastaus pyörii jo kielellä.

Säilömuisti on tietokoneen laitteisto

Säilömuistia voidaan verrata tieto­koneeseen laitteena, sillä sen lähtökohtana ovat aivojen fyysisesti olemassa olevat hermoyhteydet. Muistoa pitävät yllä aivosolut, jotka kuuluvat johonkin hermoverkkoon. Kyse on eräänlaisista piirilevyistä, joissa on monenlaisia kytkentöjä. Myös hermo­solujen välinen tiedonsiirtojärjestelmä voi olla hyvin monitahoinen. Yhdenlaiset hermoimpulssit tuovat mieleen kesälomamuistoja, toisenlaiset taas matemaattisia kaavoja.

Asiat voivat tallentua säilömuistiin monella tavalla. Esimerkiksi hermosolut pystyvät kasvattamaan aksoneihinsa eli viejä­haarakkeisiinsa lisää haaroja, jotka muodostavat uusia hermoyhteyksiä ja -verkkoja. Toinen keino on säädellä jo olemassa olevien ratojen tilaa. Kun tiedonsiirto hermosolujen välillä tehostuu, aivotoiminta muuttuu. Tutkimusten mukaan tähän prosessiin on mahdollista vaikuttaa kemiallisilla aineilla.

Alankomaissa tehdyssä kokeessa saatiin näyttöä siitä, että ampakiiniksi kutsuttu piriste saa terveiden vanhusten aivot toimimaan entistä tehokkaammin. Tutkimuksen mukaan heidän lyhytkestoinen muistinsa parani peräti 68 prosenttia. Onkin alettu selvittää, olisiko ampakiinista kehitettävissä lääke Alzheimerin tautiin. Kehitystyötä vaikeuttaa kuitenkin se, että ampakiinin käyttö heikentää pitkäkestoisen muistin toimintaa. Alankomaalaiset tutkijat totesivat, että heidän koehenkilöidensä säilömuisti huononi noin 20 prosenttia.

Ihminen muistaa hyvin hitaasti

Koska säilömuistin takana olevia mekanismeja yhdistää se, että ne muuttavat hermosoluja ja niiden välisiä yhteyksiä, tiedon tallentuminen ei tapahdu käden käänteessä. Muistiaineksen varastoitumiseen voi kulua useita tunteja. Lopputulos on kuitenkin kestävä, sillä muisto kirjaimellisesti ikuistaa itsensä aivoihin.

Työmuistin osalta tilanne on päinvastainen. Se on olemassa vain aktiivisina hermoimpulsseina. Jotta esimerkiksi muistikuva kasvoista säilyisi, kaikkien niiden hermojen, jotka osallistuivat ensimmäisellä kerralla kasvoja koskevan informaation välittämiseen sisäiselle näölle, täytyy aktivoitua yhä uudestaan. Tällä tavalla muistikuvaa estetään katoa­masta liian aikaisin. Aivoille annetaan siis aikaa arvioida, kannattaako se säilyttää. Sisäinen diashow loppuu heti, kun aivot tekevät hylkäävän päätöksen.

Jos aivot pitävät kasvoja muistamisen arvoisina, sisäinen näkö jatkaa kuvan katselemista. Myös säilömuisti pääsee tutustumaan kuvaan ja voi alkaa valmistautua sen vastaanottamiseen.

Työmuisti on hyvin monimutkainen. Se vaatii aisteilta aktiivista yhteistyötä ja tarvitsee tuekseen aivojen arvioita siitä, mitä kannattaa muistaa. Sen toimintaan vaikuttaa myös tarkkaavuus. Lyhytkestoisen muistin toimintaedellytyksiä parantaa ilmeisesti ratkaisevalla tavalla aivojen kyky suodattaa niitä aisti­ärsykkeitä, joilla ympäristö ihmistä jatkuvasti pommittaa. Kysymys on valtavasta informaatiotulvasta.

Tarkkaavuus sijaitsee todennäköisesti päälakilohkossa

Jason Chein yhdysvaltalaisesta Templen yliopistosta on esittänyt aiemmin tänä vuonna, että työmuistin toimintaan vaikuttavia avainalueita olisi vain neljä. Hänen mukaansa ne kaikki sijaitsevat poimuisessa aivokuoressa.

Chein on paikantanut etuaivoista eräänlaisen valvomon, joka seuraa aistimista tulevaa informaatiovirtaa. Se päättää, minne huomio kulloinkin kohdistuu. Tarkkaavuus sijaitsee todennäköisesti päälakilohkossa, jonka päätehtävä on koordinoida aistiärsykkeitä. Sieltä tiedot välittyvät ventrolateraaliselle prefrontaaliselle aivokuorelle, joka lajittelee ne hyödyllisiin ja hyödyttömiin. Muistikuva pysyy mielessä koko tämän prosessin ajan, sillä tietty otsalohkon takaosaan sijoittuva alue toistaa sitä jatkuvasti.

Lyhytkestoisen muistin toiminnasta on esitetty toki paljon muitakin käsityksiä. Näkemys­eroista huolimatta tutkijat ovat kuitenkin pitkälti yksimielisiä siitä, että työmuistilla on tärkeä osuus pysy­vien muistojen synnyssä. Toisin sanoen aina, kun koetaan tai opitaan jotain uutta, vain muutaman sekunnin aikana ratkaistaan, voidaanko kokemus tai tieto palauttaa myöhemmin mieleen.

Kaikkia muistijärjestelmän perus­asioitakaan ei osata vielä selittää. Esimerkiksi voidaan vain arvailla, onko kullakin muistolla oma vastuusolunsa vai osallistuvatko yksittäiset hermosolut verkkojen kautta useiden muistojen yllä­pitämiseen. Tästä syystä muistin kokokin on vielä suuri kysymysmerkki.

Tietotekniikan käsitteillä ilmaistuna aivojen tallennuskapasiteetin on arvioitu olevan jotakin 10 gigatavusta aina tähtitieteelliseen 108 422 (ykköstä seuraa 8 422 nollaa) gigatavuun. Tätä taustaa vasten hyvin inhimillisenä pidettävä unohtelu ei ole oikein ymmärrettävissä.

• Edellinen Sivu 3 / 3