Mikrostruktura paměti v mozku

Paměť, to je v psychobiologickém smyslu slova schopnost pozměnit chování na základě předchozí zkušenosti. Tato definice reflektuje pouze kauzalitu mezi informací, jež do systému v minulosti vstoupila, a změnou do té doby obvyklého chování. Jde o vymezení velmi široké, platné pro paměť člověka, potkana či ploštice, ale zároveň i pro obtíže s narovnáváním zmuchlaného papíru. Neřeší ale už, jak se nová informace v mozku zapisuje, jak se pak dlouhodobě ukládá ani jak se posléze v okamžiku potřeby znovu aktivuje. Byť se tyto logické „interní“ kroky odedávna předpokládaly (srovnej např. sv. Augustin: Vyznání), přesto jejich reálná podoba nebyla blíže známa až do nedávných let.

Věnujme se nejprve konceptu uložení paměťové stopy v „archivační“ neuronové síti. S vědomím, že jde o velmi zjednodušený pohled na mnoharozměrný charakter reprezentace naučené informace v mozku, ale bez zjednodušení se v tak komplikovaném systému neobejdeme.

Jak vypadá zapisování nové informace v mozkové tkáni? Rychlý zápis do neuronové sítě se odehrává pomocí změny synaptických spojení mezi neurony. Pravděpodobnost, že se jednotlivý nervový vzruch (akční potenciál) přenese z jedné buňky na druhou, je extrémně malá. Vzruch přichází z buňky A na excitační synapsi neuronu B a způsobí tam postsynaptickou napěťovou změnu, která sama o sobě nestačí na to, aby vznikl nový vzruch na buňce B, a informace se tak šířila dále.

Aby k tomu došlo, je zapotřebí součet většího množství takových postsynaptických potenciálových změn, tedy více vzruchů během krátké doby. Teprve potom neuron B vygeneruje svůj vzruch a pošle informaci dál. Kolik příchozích vzruchů je k tomu zapotřebí, záleží na „váze“ synapsí – čím je větší, tím méně jich je potřeba k dosažení prahu pro vznik akčního potenciálu neuronu B. „Učenlivé synapse“ (též plastické) mají tuto váhu proměnlivou, a tudíž její změnou (většinou zvýšením) mezi dotyčnými buňkami mohou dlouhodobě zvýšit pravděpodobnost, že přes společnou synapsi příště informace proteče snáze.

Jak k takovémuto zápisu dojde? Mechanismů je více, ale pro vytvoření funkčního spojení mezi dvěma či více podněty (tzv. asociace, např. mezi jménem a tváří člověka) je klíčovým koncept postulovaný nikoli na základě fyziologických pozorování, ale dávno předtím, než neurobiologické metody něco podobného umožnily. Ve své finální formě jej jako teorii formuloval již koncem čtyřicátých let 20. století kanadský psycholog a teoretik Donald O. Hebb. Volně interpretován zní – „propojení mezi současně aktivními neurony se posiluje“. K posílení spojení tedy dojde, je-li současně aktivní neuron, jenž informaci poskytuje, i ta buňka, která ji přijímá, a to buď proto, že první neuron posílá tolik vzruchů, aby ji vybudil, nebo proto, že se k ní v témže okamžiku scházejí vzruchy i z jiných zdrojů (které spolu patrně souvisí, příklad viz níže).