da den nu berømte neurologiske patient Henry Molaison fik sin hjernes hippocampus kirurgisk opdelt til behandling af anfald i 1953, fik videnskabens forståelse af hukommelse utilsigtet måske sit største løft nogensinde. Molaison mistede evnen til at danne nye minder om begivenheder, og hans erindring om alt, hvad der var sket i løbet af det foregående år, blev alvorligt svækket. Andre typer hukommelse såsom at lære fysiske færdigheder var upåvirket, hvilket tyder på, at hippocampus specifikt håndterer tilbagekaldelse af begivenheder—kendt som “episodiske” minder.

yderligere forskning på andre patienter med hippocampal skade bekræftede nylige minder er mere svækkede end fjerne. Det ser ud til, at hippocampus giver midlertidig opbevaring til ny information, mens andre områder kan håndtere langtidshukommelse. Begivenheder, som vi senere kan huske, ser ud til at blive kanaliseret til mere permanent opbevaring i hjernebarken (de ydre lag af hjernen, der er ansvarlige for højere funktioner såsom planlægning og problemløsning). I hjernebarken dannes disse minder gradvist og bliver integreret med Relateret information for at opbygge varig viden om os selv og verden.episodiske minder, der er beregnet til langtidsopbevaring, akkumuleres for at danne den “selvbiografiske” hukommelse, der er så vigtig for vores følelse af identitet. Neurovidenskabere ved meget om, hvordan kortvarige minder dannes i hjernen, men de processer, der ligger til grund for langtidsopbevaring, forstås stadig ikke godt.en ny undersøgelse offentliggjort i denne måned i Science, fra neuroscientist Susumu Tonegava og en gruppe kolleger på Riken–MIT Center for Neural Circuit Genetics, giver indsigt i, hvad der sker i hjernen, når der dannes en langtidshukommelse, der fremhæver den kritiske rolle, som den forreste del af barken spiller. “Det er den mest detaljerede kredsløbsanalyse af bidraget fra den præfrontale bark til hukommelse hentning, vi har til dato,”siger neuroscientist Stephen Maren fra A&M University i College Station, som ikke var involveret i arbejdet.den nye undersøgelse fra Tonegavas gruppe bygger på tidligere forskning, der viser, at episodiske minder er fysisk repræsenteret i populationer af celler i dele af hippocampus. I disse undersøgelser konstruerede forskerne genetisk mus, så visse neuroner producerede lysfølsomme proteiner. Elektriske og kemiske aktiviteter i neuronerne kunne derefter aktiveres eller slukkes af lysimpulser leveret via et fiberoptisk kabel implanteret i hver Muses kranium, en teknik kendt som optogenetik.

de kablede mus fik et lægemiddel, der blokerer produktionen af de lysfølsomme proteiner. At tage musene ud af stoffet tillod celler, der brænder, mens de udforskede et nyt miljø for at gøre proteinerne, effektivt “tagging” hukommelsen for det miljø. Disse grupper af celler, kendt som hukommelse “engrammer”, kunne derefter styres med de fiberoptiske bjælker.

med disse værktøjer i hånden gav efterforskerne mus elektriske stød på deres fødder i nogle af deres kabinetter, men ikke andre. Musene frøs, da de blev sat tilbage i et miljø, hvor de tidligere var chokeret, hvilket indikerer en “frygthukommelse.”Da forskerne aktiverede engrammerne, påberåbte dette den samme frygtelige reaktion. De følelsesmæssige aspekter af minder gemmes separat i en region kaldet amygdala-men aktivering af engrammet i hippocampus aktiverer alle sammenkædede komponenter og bringer den fulde hukommelse tilbage. Dette svarer til, hvordan en lyd eller lugt kan udløse ekspansiv tilbagekaldelse af en tidligere oplevelse i ens liv.

i den nye undersøgelse trænede forskerne mus til at forbinde et specifikt bur med fodstød. Derefter blev deres hukommelse om, hvad der skete, testet på forskellige dage op til tre uger senere. Forskerne mærkede Engram-celler i barken og aktiverede dem derefter med lys, hvilket fik musene til at fryse i miljøer, hvor de aldrig var blevet chokeret. Holdet fandt, at disse kortikale engrammer ikke kunne aktiveres af naturlige signaler (placeres tilbage i kabinettet, hvor de blev chokeret) to dage efter træning, men de kunne aktiveres af naturlige signaler 13 dage bagefter.

dette fund viser, at selvom kortikale engrammer dannes med det samme, er de oprindeligt i det, Tonegava kalder en “stille” tilstand, hvilket betyder, at de ikke kan aktiveres af naturlige signaler. Engrammerne modnes kun to uger senere til en “aktiv” tilstand, hvor de kan reagere på sådanne signaler. I modsætning hertil blev hippocampale engramceller aktiveret af naturlige signaler den anden dag efter at have modtaget et fodchok, men ikke på dag 13—indikerende engrammer i hippocampus bliver aktive med det samme, men falmer gradvist ind i en “tavs” tilstand.den ene tillader hurtig hukommelsesdannelse, men har begrænset kapacitet og er derfor nødt til at videregive information, der skal opbevares til et andet system, der er længerevarende, men langsommere virkende. Dette frigør plads i hippocampus, som derefter kan genbruges. “Der er en arbejdsdeling. Hippocampus kan danne aktive minder meget hurtigt, mens barken tager sig af langsigtet stabilitet,” forklarer Tonegava. “Hvis du ikke har brug for langvarig hukommelse, er hippocampus nok; hvis du ikke behøver at danne aktiv hukommelse hurtigt, er barken nok; men vi vil have begge dele.”

resultaterne hjælper med at afklare, hvornår og hvordan kortikale minder dannes. En tidligere teori mente, at information langsomt overføres til barken, men Tonegavas fund understøtter den alternative ide om, at kortikale engrammer dannes med det samme, men har brug for tid til at udvikle sig. “Det centrale spørgsmål, som dette arbejde løser, er, om hukommelsesgrammer bevæger sig fra hippocampus til kortikale lagringssteder over tid eller etableres i barken under læring og afmaskes, når tiden går,” siger Maren. “Dette er et stærkt bevis for sidstnævnte.”

holdet viste også, at blokering af input til amygdalaen fra hippocampus under hukommelsestest nedsat kortvarig hukommelsesydelse (testet på anden og ottende dag)-men ikke fjern hukommelse (testet på dag 15 og 22)—mens blokering af input til amygdalaen fra hjernebarken viste det modsatte mønster. Med andre ord blev hukommelsesgrammer i amygdalaen opretholdt overalt og var nødvendige for at huske frygthukommelser—men der var en ændring i hvilken region amygdalaen skulle forbindes til for at hukommelsen kunne fungere. “Cellerne, der gør det muligt for en mus at huske frygten for en hukommelse, opretholdes fra dag 1 til tre uger senere,” siger Tonegava. “Men der er en omskifter i brugen af forbindelser: efter tre uger, når hippocampus engram ikke længere er aktiv, giver forbindelsen mellem den præfrontale hjernebark engram og amygdala engram dyret mulighed for at huske frygthukommelsen.”undersøgelsen” giver overbevisende beviser for, hvor og hvornår specifikke neuroner bidrager til en bestemt form for hukommelse på en væsentlig måde på bestemte tidspunkter under og efter læring,” siger neurovidenskabsmand Eichenbaum, direktør for Center for hukommelse og hjerne ved Boston University, som ikke var en del af forskningen. Selvom det er en teknisk tour de force, efterlader papiret flere åbne spørgsmål:” undersøgelsen fortæller os ikke, om der er andre celler, der er vigtige for denne form for hukommelse, eller noget om andre typer hukommelse, ” siger han. Vigtigst, tilføjer han, det fortæller os kun, at visse celler i nogle regioner på bestemte tidspunkter skaber minder—ikke hvordan de bidrager til at gøre det. “Hvilken form for informationsbehandling bidrager den præfrontale bark,” siger han, “det er ikke afgørende for læring eller hentning kort tid efter, men som bliver afgørende et stykke tid senere?”Hver involveret region har forskellige funktioner og behandler information på forskellige måder. Ingen er specifikt dedikeret til hukommelse, som består af spor efterladt, da disse neurale systemer behandler oplevelser. Hippocampus repræsenterer for eksempel rumlig information ved hjælp af “sted” – celler, der kortlægger miljøet, hvilket potentielt forklarer, hvordan det kan bidrage til “hvor” – komponenten i episodisk hukommelse. Det er ikke klart, hvilken rolle præfrontal hjernebarkbehandling spiller, men Eichenbaum spekulerer i, at dens rolle i organisering og valg mellem alternativer kan blive mere og mere relevant, når minderne bliver ældre.

et mere skarpt billede af, hvordan hukommelsen fungerer, begynder langsomt at dukke op, og disse nye fund vil hjælpe med at drive yderligere forskning i forskellige former for hukommelse.