Mechanizmy pamięci

Autor: dr  nauk. farm. Ewa Kędzierska

Katedra Dietetyki WSNS w Lublinie, Kierownik dr n. farm. Marcin Mandryk

Pamięć jest zjawiskiem o określonym podłożu neurobiologicznym, które umożliwia podejmowanie decyzji w oparciu o wcześniejsze doświadczenia. Polega ona na tworzeniu śladów pamięciowych (engramów - jednostek pamięci), ich składowaniu, przetwarzaniu i przywoływaniu [Dudai, 1989; Vetulani J., 2006]. Uczenie się jest zjawiskiem ściśle związanym z pamięcią i polega na tworzeniu nowych engramów w wyniku jakiegoś doświadczenia, a także przekształcaniu już istniejących śladów pamięciowych. Aby czerpać informacje zdobyte przez uczenie i zawarte w pamięci, konieczny jest mechanizm wykorzystania nagromadzonych śladów pamięciowych w procesie zwanym przez psychologów przywoływaniem, a potocznie – przypominaniem sobie [Sutherland S., 1989]. Pamięć jest zjawiskiem dynamicznym i tworzy się, przechodząc kilka etapów, zanim przekształci się w trwały ślad pamięciowy:
    odebranie bodźca przez receptory – spostrzeganie,
    zapamiętanie - przetworzenie bodźca w formę impulsów nerwowych, wytworzenie śladu pamięciowego,
    utrwalenie, skojarzone z wcześniej powstałymi śladami, by człowiek mógł korzystać z pamięci = konsolidacja,
    przywoływanie (przypominanie sobie) – wydobywanie danych z pamięci.
Etapy tworzenia pamięci związane są z przekształcaniem engramów. Pierwsza faza to tworzenie śladu pamięciowego natychmiast po spostrzeżeniu pewnego zjawiska. Kiedy nasze zmysły je zarejestrują, tworzy się pamięć bezpośrednia lub natychmiastowa, lub w przypadku wrażenia wzrokowego – ikoniczna. Świeży ślad pamięciowy jest niezwykle ulotny. Gdy spostrzeżenie jest warte dłuższego przechowywania powstaje wówczas, tworzona w drugim etapie, pamięć krótkotrwała (zwana także roboczą).

Pamięć ta jest w pewnym sensie podstawą naszych procesów psychicznych: opracowuje dane wzrokowo-przestrzenne, werbalne i wykonawcze, tu dokonuje się rozumienie słów albo rozumowanie, w pamięci tej zachowują się aktualne doznania oraz przechodzą engramy z pamięci trwałej. Służy więc ona do przejściowego magazynowania informacji oraz wykonywania wszelkiego rodzaju obliczeń i porównań służących ostatecznie podejmowaniu decyzji o zachowaniu. W niej następuje składowanie informacji na krótki, rzędu minut, czas, ale tylko tu zawarta informacja może być potem wykorzystana. Pojemność pamięci krótkotrwałej jest ograniczona i ślady tu wytworzone, aby utrzymać się dłużej, muszą ulec przekształceniu w engramy pamięci długotrwałej w procesie zwanym konsolidacją. Powstające w tym procesie ślady, mogą utrzymywać się nawet dziesiątki lat, mogą one także być natychmiast wykorzystane w razie potrzeby.
Dla przekształcenia śladu pamięci natychmiastowej w ślad pamięci krótkotrwałej potrzebny jest wysoki poziom czuwania, zaś dla procesów konsolidacji potrzebne są relaks, a nawet sen, gdyż by wspomnienie było trwałe, musi upłynąć pewien czas, który zapobiega zaburzeniom świeżych engramów pamięci trwałej [Vetulani J., 2006].
Pamięć jest zjawiskiem tak złożonym, że nie istnieje jeden system klasyfikacji jej różnych rodzajów i w zależności od przyjętego kryterium możemy ją dzielić na wiele sposobów. Najnowsze klasyfikacje pamięci dzielą ją na pamięć operacyjną (w której można krótkotrwale utrzymać informacje i manipulować nimi w zależności od aktualnej sytuacji) oraz pamięć długotrwałą. Pamięć długotrwała dzieli się na pamięć deklaratywną i proceduralną. Pamięć deklaratywna (jawna, opisowa) często ulega amnezji, zapominaniu, to pamięć faktów, twarzy, nazw. Pamięć proceduralna (ukryta, niedeklaratywna) – to pamięć umiejętności manualnych i wytworzonych nawyków, która jest bardzo trwała – umiejętności raz wyuczonej – np. jazdy na rowerze nie zapominamy do późnej starości.
Omawiając procesy pamięci warto zwrócić uwagę na zjawisko neurogenezy – czyli tworzenia się nowych neuronów z komórek progenitorowych, oraz ich rozrost i zwiększenie liczby połączeń między nimi. Proces ten sprzyja bowiem poprawie funkcji poznawczych, i co niezwykle ważne – nie kończy się wraz z osiągnięciem dojrzałości, ale zachodzi aż do końca życia! Szybkość neurogenezy można pobudzić, zmuszając mózg do ciągłej pracy. Dodatkowo sprzyjają jej także wysiłek fizyczny, restrykcje kaloryczne i wysiłek intelektualny.
Nie istnieje pojedyncza struktura odpowiadająca za procesy pamięci. Poszczególne jej rodzaje zlokalizowane są w różnych częściach mózgu. Strukturą odgrywającą główną rolę w rozwoju pamięci deklaratywnej i przestrzennej jest hipokamp, inne struktury ważne dla procesów pamięci to: ciało migdałowate, kora przedczołowa, jądro ogoniaste i skorupa [Squire 1986, 1987; Biała G., 2007]. Pod względem molekularnym w procesach pamięci i uczenia główną rolę odgrywają dwa neuroprzekaźniki: kwas glutaminowy i acetylocholina (ACh). Układ glutaminianergiczny pełni zasadniczą funkcję w tworzeniu śladów pamięciowych, zaś w zarządzaniu nimi główną rolę odgrywa układ cholinergiczny przodomózgowia. Pełni on także szczególną funkcję w procesie przywoływania engramów pamięci przestrzennej [Vetulani J., 2003].
Zaburzenia pamięci mogą wystąpić na każdym poziomie tworzenia pamięci, począwszy od momentu odbierania bodźców (jedna z cech zespołu ADHD). Najczęściej jednak problemy z pamięcią dotyczą fazy wydobywania śladów pamięciowych, czyli przypominania sobie, które pojawiają się wraz z wiekiem prawie u każdego. Kolejny problem stanowią zespoły    otępienne (m.in. choroba Alzheimera). Sposobów na poprawę pamięci jest sporo. Przede wszystkim dużą rolę odgrywa sam styl życia – dieta, aktywność fizyczna i psychiczna, dla tych, którzy mają szczególną potrzebę zwiększenia swoich możliwości poznawczych istnieją liczne techniki ułatwiające zapamiętywanie – mnemotechniki, a dla tych, których pamięć znacznie podupada – leki. Poszukiwania takich leków prowadzi się na zwierzętach, wykorzystując testy doświadczalne. Najczęściej używanymi w badaniach zwierzęcymi modelami pamięci i uczenia się są testy otwartych labiryntów (open mazes). Służą one do obserwacji głównie pamięci przestrzennej i uczenia się zwierząt. Rezultaty uzyskane w testach otwartych labiryntów mogą być odniesione do wielu gatunków, w tym także do ludzi. Do najczęściej używanych testów otwartych labiryntów należą: the water maze test (WM, test wodnego labiryntu), the elevated T-maze test (ETM, test podniesionego T- labiryntu, the radial-arm maze test (RAM, test koncentrycznie ramiennego labiryntu), the elevated plus-maze test (EPM, test podniesionego labiryntu krzyżowego).
 Testy te różnią się pod wieloma względami między innymi:
- konstrukcją użytej aparatury, np.: rodzajem zastosowanego środowiska (water maze test), złożoną strukturą labiryntu (radial-arm maze test),
- dostępnością wskazówek: czuciowych, wizualnych, skojarzeniowych,
- zakresem wymaganych od zwierzęcia czynności: od spontanicznego badania do złożonych sekwencji wyboru,
- zastosowaną motywacją, którą może być niechęć do środowiska wodnego (WM) lub otwartych przestrzeni (elevated T-maze test), okazja do schronienia lub odkrywania nowych obiektów, pożywienie (radial-arm maze test) [Kruk M., Biała G., 2006]. Substancje, które wpływają korzystnie na procesy pamięci i uczenia się skracają czas potrzebny do przejścia zwierzat z otwartego do zamkniętego ramienia labirynu, bądź odnalezienia docelowej platformy. Substancje, które osłabiają pamięć, wydłużają ten czas.
Osoby, które chcą wspomóc pamięć, także osoby starzejące się powinny ćwiczyć pamięć. Procesy kognitywne ulegają upośledzeniu u osób pozbawionych bodźców, dlatego, by utrzymać dobrą sprawność intelektualną należy starać się utrzymywać ożywione kontakty towarzyskie i prowadzić aktywne życie intelektualne. Można w ten sposób uzyskać dobre rezultaty. Dodatkowo chcąc wspomóc pamięć, i jednocześnie nie szkodzić organizmowi, można zdecydować się na któryś ze środków uznanych za nieszkodliwe. Środki takie spełniają dwie funkcje – delikatnie wspomagają, oraz odpowiadają za efekt placebo. Przy wyborze konkretnego preparatu najlepiej kierować się jednak radą lekarzy i farmaceutów. Podsumowując, raz jeszcze należy podkreślić, że najlepszymi środkami na usprawnienie pracy mózgu są: odpowiednia ilość snu, zdrowy tryb życia, gimnastyka oraz odpowiednie rozplanowanie pracy.
Piśmiennictwo:
1.    Biała G.: Pamięć a uzależnienia lekowe: rola kalcyneuryny i hipokampa. Postępy Hig. Med. Dośw., 2007, 61, 199-203.
2.    Dudai Y.: The neurobiology of memory: Concepts, findings, trends. Oxford Univ. Press, N.Y., 1989, 340.
3.    Kruk M., Biała G.: Otwarte labirynty-specyficzne modele pamięci i uczenia się u zwierząt. Ann. UMCS Sect. DDD, 2006, 19 (2), 95-105
4.    Squire L. R.: Mechanisms of memory. Science, 1986, 232, 1612-1619.
5.    Squire L. R.: Memory and brain. Oxford Univ. Press, N.Y., 1987, 315.
6.    Sutherland S.: Macmillan dictionary of psychology. The Macmillan Press, Worcester, 1989, 491.
7.    Vetulani J.: Leki nootropowe i prokognitywne. Farmakoterapia choroby Alzheimera. W: Kostowski W., Herman S.Z. (red.): Farmakologia. Podstawy farmakoterapii. PZWL Warszawa 2003, t. II, 154-169
8.    Vetulani J.: Pamięć: podstawy neurobiologiczne i możliwości wspomagania. Farmakoter. Psychiatr. Neurol., 2006, 22 (1), 7-18.