Onderzoek: Neuronale activiteit is nodig om het kortetermijngeheugen te behouden

Het vasthouden van een gedachte in het werkgeheugen – zelfs als die niet onze aandacht heeft – vereist aanhoudende neurale activiteit. Dit blijkt uit recent onderzoek van het team van Dr. Jan Kamiński van het Nencki Instituut van de Poolse Academie van Wetenschappen, gepubliceerd in Nature Human Behavior.

Het werkgeheugen – voorheen kortetermijngeheugen genoemd – fungeert als ons mentale RAM-geheugen of een whiteboard waar we kort belangrijke informatie vastleggen die we verwerken, voordat we deze permanent opslaan of wissen. Het werkgeheugen stelt ons in staat om ons BLIK-nummer te onthouden, de ingrediënten die we al aan een taart hebben toegevoegd, of de cijfers in wiskundige bewerkingen.

"We hebben de neurale mechanismen geanalyseerd die ten grondslag liggen aan het werkgeheugen. In tegenstelling tot de populaire theorie van stille activiteit, ontdekten we dat gedachten die zich in ons werkgeheugen bevinden en niet de focus van onze aandacht zijn, nog steeds worden gerepresenteerd door actieve, aanhoudende neurale activiteit", aldus auteur van de studie, Dr. Jan Kamiński van het Laboratorium voor Neurofysiologie van de Geest van het Nencki Instituut van de Poolse Academie van Wetenschappen, in een interview met PAP.

- Het lijkt erop dat een groot deel van ons denken gebaseerd is op de constante elektrische activiteit van neuronen, ongeacht of de gedachte op dat moment wordt gebruikt of gewoon "in de wachtrij staat", voegt Dr. Kamiński toe.

Het onderzoek van het team is gepubliceerd in het prestigieuze tijdschrift Nature Human Behavior. De eerste auteur van het artikel is Dr. Katarzyna Paluch.

Het werkgeheugen stelt ons in staat om veel informatie tegelijk op te slaan. Een voorbeeld? Een geheugenspel waarbij het doel is om paren te vinden tussen kaarten die met de beeldzijde naar beneden liggen. Wanneer we een kaart omdraaien, kunnen we ons de locatie herinneren van de andere kaart die er een paar mee vormt. Informatie over deze kaart dringt even door tot het bewustzijn. Tegelijkertijd bevat het werkgeheugen – tijdelijk onscherp – kant-en-klare informatie over de locaties van andere kaarten die al in het spel zijn verschenen.

Het doel van de onderzoekers was te onderzoeken hoe nieuw verkregen, tijdelijk ongebruikte informatie wordt opgeslagen. Eerder onderzoek (voornamelijk EEG en fMRI) suggereerde dat inactieve elementen van het werkgeheugen mogelijk "stil" worden opgeslagen, dat wil zeggen zonder enige zichtbare neurale activiteit. Het probleem is dat deze technieken de activiteit in grote populaties neuronen meten, waardoor subtiele sporen van activiteit in individuele geheugencellen kunnen worden gemaskeerd.

Het team van Dr. Jan Kamiński koos echter voor een vernieuwende aanpak: het registreren van de activiteit van individuele neuronen in de menselijke hersenen – een zeldzaamheid in het onderzoek. Dit werd mogelijk gemaakt door samenwerking met patiënten met medicijnresistente epilepsie, bij wie elektroden in de hersenen werden geïmplanteerd voor diagnostische doeleinden.

"Ongeveer 30% van de epilepsiepatiënten reageert niet op farmacologische behandeling. De meest effectieve oplossing is wellicht chirurgische verwijdering van de aanvalshaard, maar eerst moet deze precies worden gelokaliseerd", legt Jan Kamiński uit.

Als onderdeel van dit diagnostische proces werden bij patiënten elektroden geïmplanteerd in de mediale temporaalkwab – een gebied dat cruciaal is voor het geheugen. Met behulp van speciale micro-elektroden konden onderzoekers de activiteit van individuele neuronen registreren.

Vervolgens werd elke patiënt onderzocht op welke stimuli specifieke neuronen reageerden – bijvoorbeeld afbeeldingen van dieren, beroemde mensen en objecten. Het experiment presenteerde de deelnemer vervolgens twee bekende afbeeldingen, en hen werd gevraagd om er één actief te observeren en de andere te onthouden voor later (d.w.z. deze in het werkgeheugen te houden, maar niet in de aandacht). Vervolgens werd de activiteit van de neuronen die deze 'ongebruikte' afbeelding codeerden, onderzocht.

Ze ontdekten dat zelfs cellen die verantwoordelijk waren voor het beeld dat niet de focus van de aandacht was, de activiteit van bepaalde neuronen in stand hielden – hoewel hun werkingswijze anders was dan wanneer het beeld actief werd waargenomen. Een verschuiving in aandacht resulteerde in een verschuiving in het activiteitspatroon, maar niet in het uitdoven ervan.

Deze bevinding zet vraagtekens bij de theorie van de ‘stille activiteit’ en ondersteunt de visie dat informatie in het werkgeheugen actief wordt opgeslagen, zelfs als deze niet wordt gebruikt, aldus Dr. Kamiński.

Het onderzoek werpt nieuw licht op de mechanismen van informatieopslag in de menselijke hersenen en kan van belang zijn bij de behandeling en diagnose van stoornissen waarbij het werkgeheugen is aangetast, zoals ADHD, OCD, schizofrenie of depressie.

- Onze resultaten verdiepen het begrip van geheugenprocessen aanzienlijk en kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van betere methoden voor de diagnose en behandeling van cognitieve stoornissen, concludeert Jan Kamiński.

Link naar bronartikel: "Nature Human Behavior".

Ludwig Tomal (PAP)

lt/ bar/ amac/

De PAP Foundation staat het kosteloos overnemen van artikelen van de website van Nauka w Polsce toe, mits u ons maandelijks per e-mail op de hoogte stelt van uw gebruik van de website en de bron van het artikel vermeldt. Vermeld op portals en websites het gelinkte adres: Bron: naukawpolsce.pl, en in tijdschriften de annotatie: Bron: Nauka w Polsce website - naukawpolsce.pl. Deze toestemming geldt niet voor informatie in de categorie "Wereld" of voor foto's of videomateriaal.