Wie findet man das Alter einer im Gehirn gespeicherten Erinnerung?

Wir beginnen gerade erst zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert, einschließlich des Gedächtnisses. Wir wissen, dass es eine sehr komplexe Sache ist. Es gibt viele verschiedene Arten von Erinnerungen; An der Entstehung und dem Abrufen von Erinnerungen sind viele verschiedene Prozesse beteiligt. Ein Faktor, der in ein naives Konzept „wie alt eine Erinnerung ist“ hineinspielt, ist, dass „Erinnern“ keine passive Aktivität zu sein scheint; Stattdessen erstellen wir sie jedes Mal neu, wenn wir uns an eine Erinnerung erinnern.

Allerdings sehe ich keinen theoretischen Grund, warum es keine Möglichkeit geben würde, das Alter einer Erinnerung zu bestimmen ... aber wir wissen es derzeit nicht.

Bedenken Sie, dass wir das Alter von Steinen, Pflanzen oder Tieren nicht auf magische Weise kennen. Wir haben gelernt, es herauszufinden, indem wir diese Dinge studierten, sahen, wie sie sich im Laufe der Zeit veränderten, und folgerten, wie wir dieses Wissen nutzen können, um ihr Alter zu erraten. Zum Beispiel entdeckten die Menschen, dass Bäume in vielen Klimazonen eine Vegetationsperiode und eine Ruheperiode abwechseln, und dies führt dazu, dass der Stamm „Baumringe“ für jedes Jahr hat, in dem sie gelebt haben. Sie haben auch gesehen, dass Tiere bestimmte Lebenszyklen haben und je nach Alter unterschiedlich aussehen (wenn auch nur in der Größe), und sie können das verwenden, um das Alter eines Tieres grob abzuschätzen. Offensichtlich hängt dies vollständig von dem betreffenden Tier ab; verschiedene Tiere wachsen auf unterschiedliche Weise, und wir können ihr Alter auf entsprechend unterschiedliche Weise und nicht immer mit großer Genauigkeit bestimmen.

Während des größten Teils der Menschheitsgeschichte waren wir völlig unfähig, das Alter von Steinen zu bestimmen. Erst die Entdeckung der Radioaktivität und dass sich die Atome im Inneren von Steinen im Laufe der Jahrtausende in andere Elemente umwandeln und dass wir dadurch feststellen können, wie lange es her ist, dass der Stein kristallisiert ist (dh die Atome dort stecken geblieben sind), ermöglichte die radiometrische Datierung.

In ähnlicher Weise ist es beim Gedächtnis völlig plausibel, dass es möglich sein wird, zu sagen, wie alt eine Erinnerung ist, sobald wir sehr gut verstehen, was eine Erinnerung ist, was ihre genauen Korrelate im Gehirn sind und wie sich diese Korrelate im Laufe der Zeit ändern. Aber so weit sind wir noch nicht (siehe einige Artikel am Ende, wo wir stehen).

Und obwohl es plausibel ist, dass wir in der Lage sein werden, das Alter einer Erinnerung zu kennen, wenn wir sie gut genug verstehen, ist es keineswegs unvermeidlich. Um ein Gegenbeispiel zu nennen: Es gibt absolut keine Möglichkeit, das Alter beispielsweise eines Wassermoleküls zu bestimmen. Wir verstehen Wassermoleküle sehr gut. Sie bilden sich und können zerstört werden, also hat jedes Wassermolekül eine gewisse Zeit seit seiner Entstehung, dh es hat ein Alter. Aber ein Wassermolekül ist nur ein Sauerstoffatom, das mit zwei Wasserstoffatomen verbunden ist; Seine Eigenschaften werden von der Chemie bestimmt und hängen nicht davon ab, wie lange es existiert. Es gibt keine Möglichkeit, das Alter eines bestimmten Wassermoleküls zu bestimmen, indem man es nur betrachtet. In ähnlicher Weise geben Computer einer Datei einen Zeitstempel, wenn sie sie erstellen, aber wenn sie das nicht tun würden, könnten wir meiner Meinung nach nicht sagen, wie lange eine Datei auf der Festplatte war, nur indem sie die Festplatte selbst untersuchten. Es ist also theoretisch möglich, dass wir, sobald wir verstehen, wie das Gedächtnis funktioniert, feststellen werden, dass wir tatsächlich nicht mehr

Hier sind einige Artikel über das Gedächtnis, um eine Vorstellung davon zu geben, was Neurobiologen heutzutage betrachten:

The Regulation of Transcription in Memory Consolidation
http://cshperspectives.cshlp.org/content/7/1/a021741.short
Dieses Papier befasst sich mit der Rolle der DNA-Transkription bei der Konsolidierung des Langzeitgedächtnisses (da eine solche Konsolidierung offenbar neue entstehende Proteine)

Strukturelle Komponenten der synaptischen Plastizität und Gedächtniskonsolidierung
http://cshperspectives.cshlp.org/content/7/7/a021758.short
Dieses Papier (mehr oder weniger dieselben Autoren) betrachtet die strukturellen Faktoren, die an der Konsolidierung von Erinnerungen durch Stärkung von Synapsen beteiligt sind neue erstellen.

Die vielen Gesichter des Arbeitsgedächtnisses und der Kurzzeitspeicherung
https://link.springer.com/article/10.3758/s13423-016-1191-6
Dieses kürzlich erschienene Papier (2017) diskutiert das „Arbeitsgedächtnis“ und warum das Feld es nicht tut haben noch keine einzige, kohärente Definition dieses Konzepts.

Funktionelle Neuroimaging-Studien zu Kodierung, Priming und explizitem Gedächtnisabruf
http://www.pnas.org/content/95/3/891.short
Diese Bildgebungsstudie aus dem Jahr 1998 untersucht, welche Regionen des Gehirns bei verschiedenen gedächtnisbezogenen Aufgaben aufleuchten , und schlägt vor, dass solche Bildgebungsstudien nützlich sein können, um die Gehirnfunktion zu untersuchen. Sie hatten Recht, aber beachten Sie, wie allgemein die Bereiche sind, die sie sehen, und dass sie nur vermuten können, was dort vor sich geht.

Die Molekularbiologie der Gedächtnisspeicherung: Ein Dialog zwischen Genen und Synapsen
http://teachline.ls.huji.ac.il/72336/sphira/Kandelnobellecture.pdf
Dies ist ein sehr langer Vortrag aus dem Jahr 2000 von einem der oben genannten Autoren Veröffentlichungen, die ihre Lebensforschung zu den Mechanismen des Gedächtnisses auf molekularer und Synapsenebene zusammenfassen. Diese Abschnitte geben einen historischen Überblick darüber, wie Wissenschaftler das Gedankengedächtnis funktioniert haben:

In seiner Croonian Lecture vor der Royal Society von 1894 schlug Santiago Ramo´ny Cajal eine Theorie der Gedächtnisspeicherung vor: Die Erinnerung wird im Wachstum neuer Verbindungen gespeichert[16]. Diese vorausschauende Idee wurde ein halbes Jahrhundert lang größtenteils vernachlässigt, als Studenten des Lernens um neuere konkurrierende Ideen kämpften. Erstens schlugen Karl Lashley, Ross Adey, Wolfgang Köhler und eine Reihe von Gestaltpsychologen vor, dass Lernen zu Veränderungen in elektrischen Feldern oder chemischen Gradienten führt, von denen sie postulierten, dass sie neuronale Populationen umgeben und durch die aggregierte Aktivität von Zellen erzeugt werden, die durch den Lernprozess rekrutiert werden . Zweitens schlugen Alexander Forbes und Lorente de No vor, dass das Gedächtnis dynamisch durch eine sich selbst wiedererregende Kette von Neuronen gespeichert wird. Diese Idee wurde später von Donald Hebb als Mechanismus für das Kurzzeitgedächtnis verfochten. Endlich, Holger Hyden schlug vor, dass Lernen zu Veränderungen in der Basenzusammensetzung von DNA oder RNA führt. Obwohl es viele Diskussionen über die Vorzüge jeder dieser Ideen gab, gab es keine direkten Beweise, um eine von ihnen zu unterstützen [überprüft in 17].

Wir waren nun in der Lage, diese alternativen Ideen anzugehen, indem wir uns direkt der Frage stellten, wie Lernen in einem Schaltkreis mit festen neuronalen Elementen erfolgen kann. Kupfermann, Castellucci, Carew, Hawkins und ich untersuchten den neuronalen Schaltkreis des Kiemenrückzugsreflexes, während das Tier einer Sensibilisierung oder Gewöhnung unterzogen wurde, einer Form des Lernens, bei der das Tier lernt, einen harmlosen Saugreiz zu ignorieren, wenn es mit monotoner Wiederholung gegeben wird. (Wir erweiterten diese Studien später auch um eine Untersuchung der klassischen Konditionierung [20].) Unsere Studien lieferten klare Beweise für Cajals Idee: Lernen resultiert aus Änderungen in der Stärke der synaptischen Verbindungen zwischen genau miteinander verbundenen Zellen [6, 7]. Während also das Entwicklungsprogramm des Organismus sicherstellt, dass die Verbindungen zwischen Zellen unveränderlich sind, es gibt nicht ihre genaue Stärke an. Vielmehr verändert die Erfahrung die Stärke und Wirksamkeit dieser bereits bestehenden chemischen Verbindungen. Aus der Perspektive dieser drei Formen des Lernens betrachtet, entwickelte sich die synaptische Plastizität zu einem grundlegenden Mechanismus für die Informationsspeicherung durch das Nervensystem, ein Mechanismus, der in die sehr molekulare Architektur chemischer Synapsen eingebaut ist [95].

Beachten Sie, wie diese Person vor zwanzig Jahren sagte, dass wir endlich beginnen können, jahrhundertealte Fragen zu beantworten, welche Form der Gedächtnisspeicherung im Gehirn überhaupt annimmt.

Ein mutmaßliches biochemisches Engramm des Langzeitgedächtnisses https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982216311393
Spannender Artikel aus dem Jahr 2016: Sie haben vielleicht einen Ort gefunden, an dem eine Erinnerung gespeichert werden könnte! Erste Zeile des Abstracts:

Wie eine vorübergehende Erfahrung ein dauerhaftes und dennoch dynamisches Gedächtnis schafft, bleibt ein ungelöstes Problem in der Gedächtnisforschung.

Dieselbe Idee in der ersten Zeile der Zusammenfassung dieses Artikels von 2016 über assoziatives Gedächtnis:

Neuronale Ensembledynamik, die einem assoziativen Langzeitgedächtnis zugrunde liegt https://www.nature.com/articles/nature21682

Die Fähigkeit des Gehirns, verschiedene Reize zu assoziieren, ist für das Langzeitgedächtnis von entscheidender Bedeutung, aber wie neuronale Ensembles assoziative Erinnerungen codieren, ist unbekannt.