Być może nie zdajesz sobie z tego sprawy, ale za każdym razem, gdy przywołujesz jakieś wspomnienie – na przykład swoją pierwszą jazdę na rowerze lub wejście na bal maturalny – twój mózg zmienia je tak nieznacznie. To prawie jak dodanie filtra do Instagrama, gdzie szczegóły są uzupełniane, a informacje są aktualizowane lub tracone przy każdym przywołaniu.

„Nieumyślnie nakładamy filtry na nasze przeszłe doświadczenia” – mówi Steve Ramirez (CAS’10), neurobiolog z Boston University. Nawet jeśli przefiltrowane wspomnienie różni się od oryginału, możesz powiedzieć, jaki jest ten podstawowy obraz w przeważającej części, mówi.

„Pamięć jest mniej nagraniem wideo z przeszłości, a bardziej rekonstrukcją” – mówi Ramirez, asystent profesora nauk psychologicznych i nauk o mózgu w BU College of Arts & Sciences. Plastyczna natura pamięci jest zarówno błogosławieństwem, jak i przekleństwem: to źle, jeśli pamiętamy fałszywe szczegóły, ale to dobrze, że nasze mózgi mają naturalną zdolność do formowania i aktualizowania wspomnień, aby uczynić je mniej silnymi, zwłaszcza jeśli jest to coś przerażającego lub traumatycznego.

Więc co, jeśli jest to możliwe, aby użyć plastycznej natury naszych wspomnień na naszą korzyść, jako sposób leczenia zaburzeń zdrowia psychicznego, takich jak depresja i zespół stresu pourazowego (PTSD)? Właśnie nad tym pracuje Ramirez i jego zespół badawczy. Po latach badań nad pamięcią u myszy, odkryli nie tylko, gdzie mózg przechowuje pozytywne i negatywne wspomnienia, ale także jak wyciszyć negatywne wspomnienia poprzez sztuczne stymulowanie innych, szczęśliwszych.

„Nasz pomysł za milion dolarów brzmi: co jeśli rozwiązanie dla niektórych z tych zaburzeń psychicznych już istnieje w mózgu? A co jeśli pamięć jest jednym ze sposobów dotarcia tam?” mówi Ramirez. W dwóch nowych pracach on i jego zespół pokazują siłę naszych emocjonalnych wspomnień i to, jak nasze doświadczenia – i sposób, w jaki je przetwarzamy – pozostawiają rzeczywiste fizyczne ślady w mózgu.

Mapowanie pozytywnych i negatywnych wspomnień

Jednym z najważniejszych kroków w kierunku wykorzystania pamięci do leczenia zaburzeń związanych z pamięcią jest zrozumienie, gdzie w mózgu znajdują się pozytywne i negatywne wspomnienia oraz jak je rozróżnić. Wspomnienia są przechowywane w różnych obszarach mózgu, a same wspomnienia istnieją jako sieci komórek zwanych engramami. Laboratorium Ramireza jest szczególnie zainteresowane sieciami wspomnień zlokalizowanymi w hipokampie mózgu, strukturze w kształcie nerkowca, która przechowuje informacje sensoryczne i emocjonalne ważne dla tworzenia i przywoływania wspomnień.

W nowej pracy opublikowanej w Nature Communications Biology, Ramirez, główny autor Monika Shpokayte (MED’26), oraz zespół neuronaukowców z BU mapują kluczowe molekularne i genetyczne różnice pomiędzy pozytywnymi i negatywnymi wspomnieniami, odkrywając, że te dwa są w rzeczywistości uderzająco różne na wielu poziomach. Okazuje się, że wspomnienia emocjonalne, podobnie jak pamięć pozytywna lub negatywna, są fizycznie odrębne od innych typów komórek mózgowych — i odrębne od siebie.

„To dość dzikie, ponieważ sugeruje, że te pozytywne i negatywne wspomnienia mają swoją własną, oddzielną nieruchomość w mózgu” – mówi Ramirez, która jest również członkiem BU’s Center for Systems Neuroscience.

Autorzy badania stwierdzili, że komórki pamięci pozytywnej i negatywnej różnią się od siebie pod niemal każdym względem — są w większości przechowywane w różnych regionach hipokampa, komunikują się z innymi komórkami za pomocą różnych typów ścieżek, a molekularna maszyneria w obu typach komórek wydaje się być odmienna.

„Tak więc, istnieje [potencjalnie] molekularna podstawa do rozróżnienia między pozytywnymi i negatywnymi wspomnieniami w mózgu” – mówi Ramirez. „Mamy teraz garść markerów, o których wiemy, że odróżniają pozytywne od negatywnych w hipokampie”.

Dostrzeganie i oznaczanie pozytywnych i negatywnych wspomnień jest możliwe tylko przy użyciu zaawansowanego narzędzia neuronauki, zwanego optogenetyką. Jest to sposób na oszukiwanie receptorów komórek mózgowych, aby reagowały na światło — badacze świecą nieszkodliwym światłem laserowym do mózgu, aby włączyć komórki, które otrzymały receptor reagujący na światło. Mogą również kodować kolorystycznie pozytywne i negatywne wspomnienia poprzez wprowadzenie białka fluorescencyjnego, które jest stymulowane przez światło, tak że sieci komórek pamięci pozytywnej świecą na przykład na zielono, a sieci komórek negatywnych na czerwono lub niebiesko.

Przywracanie złych wspomnień

Zanim badacze oznaczą pamięć u myszy, muszą ją najpierw wytworzyć. Aby to zrobić, wystawiają gryzonie na uniwersalnie dobre lub nieprzyjemne doświadczenie – pozytywnym doświadczeniem może być skubnięcie smacznego sera lub spotkanie towarzyskie z innymi myszami; negatywnym doświadczeniem może być otrzymanie łagodnego, ale zaskakującego wstrząsu elektrycznego w stopy. Gdy nowa pamięć zostanie uformowana, naukowcy mogą znaleźć sieć komórek, które przechowują to doświadczenie i sprawić, by świeciły na określony kolor.

Kiedy już uda się zobaczyć pamięć, badacze mogą użyć światła laserowego, aby sztucznie aktywować te komórki pamięci — i, jak odkrył zespół Ramireza, przepisać negatywne wspomnienia. W pracy opublikowanej w Nature Communications, odkryli oni, że sztuczna aktywacja pozytywnego doświadczenia trwale przepisuje negatywne doświadczenie, zmniejszając intensywność emocjonalną złego wspomnienia.

Naukowcy kazali myszom przypomnieć sobie negatywne doświadczenie, a podczas przywoływania pamięci strachu, sztucznie reaktywowali grupę komórek pamięci pozytywnej. Konkurencyjna pozytywna pamięć, według artykułu, zaktualizowała pamięć strachu, zmniejszając reakcję strachu w czasie i długo po tym, jak pamięć została aktywowana. Badanie opiera się na wcześniejszych pracach laboratorium Ramireza, które wykazały, że możliwe jest sztuczne manipulowanie wspomnieniami z przeszłości.

Aktywacja pozytywnych wspomnień była najpotężniejszym sposobem aktualizacji negatywnych wspomnień, ale zespół odkrył również, że nie jest to jedyny sposób. Zamiast kierować tylko komórki pamięci pozytywnej, próbowali również aktywować pamięć neutralną — jakieś standardowe, nudne doświadczenie dla zwierzęcia — a następnie próbowali aktywować cały hipokamp, stwierdzając, że oba te sposoby były skuteczne.

„Jeśli pobudzisz wiele komórek niekoniecznie związanych z jakimkolwiek typem pamięci, może to spowodować wystarczające zakłócenia, aby zakłócić pamięć strachu” – mówi Stephanie Grella, główny autor i były pracownik podoktorski w Laboratorium Ramireza, który niedawno założył Laboratorium Pamięci i Mechanizmów Neuromodulacyjnych na Uniwersytecie Loyola.

Nawet jeśli sztuczne aktywowanie wspomnień nie jest możliwe do wykonania u ludzi, odkrycia mogą nadal przekładać się na ustawienia kliniczne, mówi Grella. „Ponieważ możesz zapytać osobę, 'Czy pamiętasz coś negatywnego, czy pamiętasz coś pozytywnego?'” mówi — pytania, których nie możesz zadać myszy.

Sugeruje, że może być możliwe, aby obejść wpływ negatywnych wspomnień, jeden, który wpłynął na stan psychiczny osoby, o osobie przypomnieć złe wspomnienia, i prawidłowo czas żywe przypomnienie pozytywnego w ustawieniach terapeutycznych.

„Wiemy, że wspomnienia są plastyczne” – mówi Grella. „Jedną z rzeczy, które odkryliśmy w tym artykule, było to, że czas stymulacji był naprawdę krytyczny”.

Poszukiwanie zmienników

W przypadku innych, bardziej intensywnych rodzajów leczenia ciężkiej depresji i PTSD, Grella sugeruje, że w końcu może być możliwe stymulowanie dużych połaci hipokampa za pomocą narzędzi takich jak przezczaszkowa stymulacja magnetyczna lub głęboka stymulacja mózgu — inwazyjna procedura — aby pomóc ludziom przezwyciężyć te zaburzenia związane z pamięcią. Ramirez zwraca uwagę, że coraz więcej neuronaukowców zaczęło przyjmować eksperymentalne metody leczenia z udziałem psychodelików i nielegalnych narkotyków. Na przykład w badaniu z 2021 roku stwierdzono, że kontrolowane dawki MDMA pomogły złagodzić niektóre ciężkie objawy PTSD.

„Tematem jest tutaj wykorzystanie pewnych aspektów nagrody i pozytywności do przepisania negatywnych składników naszej przeszłości” – mówi Ramirez. „Jest to analogiczne do tego, co robimy u gryzoni, tyle że u ludzi — sztucznie aktywowaliśmy pozytywne wspomnienia u gryzoni, a u ludzi to, co zrobili, to podali im małe dawki MDMA, aby sprawdzić, czy to może wystarczyć do przepisania niektórych traumatycznych składników tego doświadczenia”. Tego typu eksperymenty wskazują na znaczenie kontynuowania badań klinicznych i korzystnych metod manipulacji pamięcią, ale ważne jest, aby zauważyć, że te eksperymenty zostały wykonane pod ścisłym nadzorem medycznym i nie powinny być próbowane w domu.

Na razie Ramirez jest podekscytowany tym, jak ta praca może dalej przesuwać granice w neuronauce i ma nadzieję, że badacze będą eksperymentować z jeszcze bardziej nieszablonowymi pomysłami, które mogą przekształcić medycynę w przyszłości: „Chcemy zmieniaczy gier, prawda? Chcemy rzeczy, które będą o wiele bardziej skuteczne niż obecnie dostępne opcje leczenia.”