Het geheugen en hoe het herinneringen opslaat

Onze hersenen zijn verantwoordelijk voor twee van onze fundamentele vaardigheden: denken en handelen. Deze twee vaardigheden vereisen het vermogen om te leren (opslaan) en de informatie die het brein verwerft te onthouden. Dit is de taak van het geheugen.

Er is in de laatste jaren een grote vooruitgang geboekt op het gebied van de neurowetenschap. Dit heeft ons in staat gesteld om een aantal van de mechanismen te ontdekken die plaatsvinden wanneer deze vaardigheden worden geactiveerd. We hebben het met name over de gebieden waar we nieuwe herinneringen creëren. Dus hoe werkt het geheugen nu werkelijk en welke rol spelen de hersenen hierbij?

Zowel sciencefiction als de media hebben veel fouten gemaakt, en een groot aantal mythes en onnauwkeurige perspectieven gecreëerd als het gaat om ons centraal zenuwstelsel. Van het brein als een computer, tot het idee dat het een plastic structuur is met onbeperkte capaciteiten. We weten nu dat dit niet helemaal waar is. Dankzij het nieuwste onderzoek weten we meer over hoe die kleine magische cellen neuronen vormen en communiceren.

Onze emoties zijn nauw verbonden met ons geheugen. Uit tal van onderzoeken blijkt dat we ons gebeurtenissen die onze emoties hebben geraakt, of ze nu positief of negatief zijn, beter kunnen herinneren dan gebeurtenissen waarbij we niets voelden. In die zin is het emotionele geheugen het resultaat van de productie van herinneringen die op deze manier zijn geactiveerd.

Herinneringen vereisen verschillende psychologische en neurobiologische processen die essentieel zijn voor de vorming van nieuwe herinneringen. Kortom, de indruk van onze herinneringen is het resultaat van de opslag van informatie. Die gaat weer gepaard met waarschuwingsfactoren, waardoor onze herinneringen zich hechten.

Waar slaat het geheugen herinneringen op?

Korte en lange termijn-herinneringen worden  gelijktijdig  gegenereerd  en  respectievelijk  opgeslagen in de hippocampus en prefrontale cortex. Het gebied van de hersenen waar we korte termijn-herinneringen bewaren was al geïdentificeerd. Dit was echter niet het geval bij het lange termijn herinneringsproces.

Een studie van onderzoekers van het Picower Institute of Learning and Memorization van het Massachusetts Institute of Technology in Cambridge (USA) heeft voor het eerst laten zien waar en hoe onze hersenen lange termijn-herinneringen creëren.

Zoals aangegeven door Mark Morrissey, co-auteur van het onderzoek, vormen herinneringen zich parallel aan elkaar en nemen ze vervolgens een verschillend pad. Die in de prefrontale cortex worden sterker, en die in de hippocampus worden zwakker.

Nieuw aan deze studie is dat het heeft aangetoond dat communicatie tussen de prefrontale cortex en de hippocampus zeer belangrijk is. Als het circuit dat deze twee hersengebieden met elkaar verbindt werd onderbroken, zouden de programma’s van de cortex zich niet goed ontwikkelen. Of anders gezegd, er zouden geen lange termijn-herinneringen worden opgeslagen.

Herinneringen zijn absoluut essentieel voor onze ontwikkeling en overleving. En nog meer in het geval van onze negatieve herinneringen, die ons waarschuwen voor het risico dat we kunnen lopen door gedrag te herhalen waardoor we in het verleden hebben geleden. Om ons in leven te houden en zin te geven aan lijden, hoeven de hersenen alleen maar lange termijn-herinneringen op te slaan.

Herinneringen zijn afhankelijk van onze neuronen

De resultaten van het onderzoek van Mark Morrissey tonen aan dat herinneringsneuronen zich in drie hersengebieden bevinden: de hippocampus, de prefrontale cortex en de amygdala. Dat laatste is het deel van onze hersenen dat zich bezighoudt met herinneringen aan emoties.

Dit druist in tegen vele eerdere theorieën over het consolideren van herinneringen. Het toont aan dat korte en lange termijn-herinneringen zich niet tegelijkertijd vormen in de hippocampus en de prefrontale cortex. In plaats daarvan vormen ze zich in de hippocampus, van waaruit ze later overgedragen worden naar de cerebrale cortex.

Neuronen functioneren op basis van communicatie, omdat de hersenen heel weinig hersencellen gebruiken om zich te herinneren wat ze zien. Dit is in tegenspraak met wat tot nu toe werd gedacht, namelijk dat de hersenen een enorm netwerk van neuronen gebruiken om herinneringen op te slaan. Het onderzoek suggereert dat neuronen fungeren als denkcellen, die zich kunnen specialiseren in bepaalde herinneringen die eerder door de hersenen werden geselecteerd.

Deze ontdekking zou kunnen helpen om het geheugen ‘kunstmatig’ te herstellen bij mensen die hersenbeschadiging hebben opgelopen, of bij mensen met ziekten zoals Alzheimer. Tegelijkertijd suggereren de resultaten het bestaan van een soort hersencode. Deze code speelt een belangrijke rol in de kennis van visuele waarneming en hersenprocessen bij de ontwikkeling van een abstract geheugen.

Behalve voor de neurologie zal deze ontdekking ongetwijfeld bijdragen aan de ontwikkeling van kunstmatige intelligentie en neurale netwerken. Het zal het ontwerp verbeteren van vele technologische apparaten die we gebruiken om dagelijks informatie op te slaan en te verwerken.

Hippocampus, prefrontale cortex en amygdala

In de jaren vijftig was er het geval van de patiënt Henry Molaison, die schade leed aan de hippocampus na een operatie om zijn epileptische aanvallen te controleren. Hierdoor kon Molaison na de operatie geen nieuwe herinneringen creëren. Hij hield echter wel de herinneringen vast die hij had voor zijn operatie. Op deze manier begon men het belang van de hippocampus te begrijpen in de vorming van nieuwe herinneringen op lange termijn.

Dit geval suggereerde dat lange termijn-herinneringen over specifieke gebeurtenissen ergens buiten de hippocampus werden opgeslagen. Wetenschappers geloven dat deze plek de prefrontale cortex is, het deel van de hersenen dat verantwoordelijk is voor cognitieve functies, zoals het vermogen om te plannen of ergens aandacht aan te besteden.

Dit geeft aan dat traditionele theorieën over geheugenconsolidatie mogelijk niet kloppen. Nieuwe studies zullen nodig zijn om te bepalen of herinneringen volledig worden gewist uit de hippocampus, of dat wanneer iets niet onthouden wordt, dit gewoon een storing in het herstelsysteem is.

De amygdala speelt ook een belangrijke rol bij het bepalen waar het geheugen de nieuwe herinneringen opslaat. Het associëren van nieuwe herinneringen met emotionele toestanden creëert een grotere verbinding en betekent dat deze dingen makkelijker te onthouden zijn. De amygdala is verantwoordelijk voor het geven van meer of minder aandacht aan een herinnering, gebaseerd op de bijbehorende emoties. Het is ook van invloed op de bepaling van welke details van een bepaalde herinnering dieper in deze indruk zullen liggen en welke minder.

Emotioneel en verhalend geheugen

De amygdala heeft een beschermende functie. Dit verklaart waarom sommige mensen erg bang zijn voor honden (waar hun emotionele geheugen om gaat) maar zich de situatie waarin die angst ontstond (die voortkomt uit hun verhalende geheugen) niet meer herinneren. Dit is waarschijnlijk te wijten aan de stress die zij in het verleden hebben ondervonden bij deze dieren, of aan het feit dat de eerste gebeurtenis met vele andere samen is gevallen.

Dit soort geheugen – emotioneel geheugen – is wat ons toelaat om dingen te onthouden die we geassocieerd hebben met positieve of negatieve gebeurtenissen.

De activering van de amygdala door bepaalde stimuli die ons bang maken, versterkt de indruk van deze herinneringen en maakt deze veel dieper. We herinneren ons de dingen die ons overkomen op een veel duidelijkere manier wanneer intense emoties gelijktijdig ontstaan. Deze emotionele activatie is wat de consolidering van onze herinneringen vergemakkelijkt.

Tot slot hebben we in de afgelopen jaren enkele van de meest relevante ontdekkingen gezien die zijn gedaan over het geheugen en het creëren van nieuwe herinneringen. De antwoorden die de onderzoekers op dit moment voordragen, zijn echter nog lang niet definitief. Op dezelfde manier hebben we, door recente ontdekkingen, nog steeds niet alles wat ze te bieden hebben kunnen benutten om het leven van mensen met geheugenproblemen te verbeteren.

Bibliografie

Massó, A. G. (2009). The Brain as a Machine to Learn, Remember and Forget.

Arbor, 185 (736), 451-469.

Jung, C.G., Jaffé, A., & Borrás, M.R. (1966). Memories, Dreams, Thoughts (pp. 476-477).

Seix Barral.Morgado, I. (2014). Learn, Remember and Forget. Cerebral Keys of Memory and Education.

Perez Rosales, V., & Rosales, V. P. (1972). Memories of the Past.

Sanmaria, R. (2016). The Ability to Save and Remember Information has its Mystery

Sousa, D. A. (2002). How the Brain Learns.

Corwin Press.Walker, M. P. (2007). Sleep to Remember.  Mind and Brain, (25), 53-61.