Νέο μαθηματικό μοντέλο αναπαριστά την επεξεργασία διαδοχικών μνημών και υπόσχεται κατανόηση ψυχιατρικών διαταραχών

Η προσπάθεια να ανασυρθεί από τη μνήμη ένας αριθμός τηλεφώνου χρησιμοποιεί αυτό που αποκαλείται διαδοχική μνήμη. Αυτό το είδος της μνήμης, στο οποίο το μυαλό επεξεργάζεται μια ακολουθία αριθμών, γεγονότων ή ιδεών, βρίσκεται πίσω από το πώς οι άνθρωποι σκέφτονται, αντιλαμβάνονται και αντιδρούν ως κοινωνικά όντα. «Στη ζωή μας, όλες οι συμπεριφορές μας και οι διαδικασίες σκέψης είναι μια ακολουθία στο χρόνο», δήλωσε ο Mikhail Rabinovich, φυσικός και επιστήμονας νευρογνωστικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, στο San Diego.

Για να κατανοηθεί πώς λειτουργεί διαδοχική μνήμη, ερευνητές όπως ο Rabinovich δημιούργησαν μαθηματικά μοντέλα που μιμούνται αυτή τη διαδικασία. Συγκεκριμένα, αυτός και μια ομάδα ερευνητών έχουν τώρα διαμορφώσει ένα μαθηματικό μοντέλο για το πώς το μυαλό εναλλάσσεται μεταξύ διαφορετικών τρόπων σκέψης σχετικά με μια ακολουθία από αντικείμενα, γεγονότα ή ιδέες, που βασίζονται στη δραστηριότητα των αποκαλούμενων γνωστικών τύπων (cognitive modes).

Το νέο μοντέλο που περιγράφεται στο περιοδικό Chaos, από τις εκδόσεις του AIP και μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν μια ποικιλία από ανθρώπινες ψυχιατρικές καταστάσεις που μπορεί να εμπλέκεται η διαδοχική μνήμη, στις οποίες συμπεριλαμβάνονται η ψυχαναγκαστική διαταραχή, η διπολική και η διαταραχή ελλειμματικής προσοχής, η σχιζοφρένεια και ο αυτισμός.

Οι γνωστικοί τύποι είναι οι βασικές καταστάσεις της νευρικής δραστηριότητας. Η σκέψη, η αντίληψη, καθώς και κάθε άλλη νευρική δραστηριότητα εξελίσσεται σε διάφορα μέρη του εγκεφάλου που εργάζονται μαζί από κοινού. Όταν και όπου λαμβάνει χώρα μια τέτοια δραστηριότητα υπόκειται σε σαφώς καθορισμένα πρότυπα. Αυτά τα πρότυπα αποκαλούνται γνωστικοί τύποι.

Αναπαράσταση μιας εργασίας σταθερής διαδοχικής μνήμης. Τα διαφορετικά στοιχεία πληροφοριών ή σχέδια μνήμης ε εμφανίζεται με διαφορετικά χρώματα. (AIP)

«Για να κατανοηθεί τι μοντελοποίησαν οι ερευνητές», εξήγησε ο Rabinovich, «σκεφτείτε τους τύπους ως εικόνα διαγωνιζόμενων παγοδρόμων. Οι παγοδρόμοι μπορούν να περιγραφούν με τρεις τρόπους. Καταρχάς, μπορεί να εξεταστεί το υπόβαθρό τους: τα ονόματά τους ή από πού προέρχονται. Μπορούν επίσης να περιγραφούν οι τεχνικές πτυχές των επιδόσεων τους, πόσο καλά έκαναν μια φιγούρα, μια τριπλή περιστροφή για παράδειγμα. Τέλος, μπορεί να γίνει αντιληπτό το πατινάζ τους από μια καθαρά συναισθηματική ή αισθητική άποψη: εκφραστικότητα του προσώπου τους, τα κοστούμια τους ή απλά η ομορφιά της κίνησης. Για να κατανοηθούν πλήρως οι παγοδρόμοι, θα πρέπει συνεχώς οι περιγραφές να στραφούν ανάμεσα σε αυτές τις τρεις οπτικές γωνίες. Όταν αυτές οι προοπτικές περιγράφουν τους γνωστικούς τύπους, αποκαλούνται (αισθητηριακές) ενότητες (modalities)».

Όταν ο νους έχει διαδοχικές σκέψεις, οι γνωστικοί τύποι της υποκείμενη νευρικής δραστηριότητας εναλλάσσονται μεταξύ διαφορετικών ενοτήτων (modalities). Αυτή η εναλλαγή ονομάζεται δεσμευτική διαδικασία, επειδή το μυαλό «δεσμεύει» κάθε γνωστικό τύπο σε μια ορισμένη ενότητα. Στη νέα ανάλυση, ο Rabinovich συνεργάστηκε με τους Valentin Afraimovich και Xue Gong, μαθηματικούς στο Αυτόνομο Πανεπιστήμιο του San Luis Potosi στο Μεξικό και στο Πανεπιστήμιο του Ohio, αντίστοιχα.

Αναπαράσταση που δείχνει μία παθολογική κατάσταση (ειδικότερα, της σχιζοφρένειας). Η αλληλουχία είναι ασταθής, η αρχική ακολουθία εισέρχεται σε μια χαοτική κοιλάδα. (AIP)

Οι μαθηματικοί απέδειξαν ένα θεώρημα για να δείξουν ότι στο μοντέλο τους, αυτή η δεσμευτική διαδικασία είναι ισχυρή και ικανή να αντέξει αναστατώσεις από τις τυχαίες διαταραχές στον εγκέφαλο. Το μυαλό είναι πλήρες από άλλα παράτυπα νευρικά σήματα, από πράγματα όπως άλλες νευρικές διεργασίες ή εξωτερικά αισθητήρια ερεθίσματα και περισπασμούς, αλλά αν δεν είναι πάρα πολύ έντονα, δεν αλλάζουν τη διαδικασία της σκέψης.

«Αυτό το μοντέλο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την καλύτερη κατανόηση μίας ποικιλίας ψυχιατρικών διαταραχών, όπως ψυχαναγκαστική-καταναγκαστική διαταραχή, διπολική διαταραχή και διαταραχή ελλειμματικής προσοχής», είπε ο Rabinovich. Ο τρόπος που το μυαλό συνδέεται με διαφορετικές αισθητηρικές ενότητες και το πώς αυτές εξαρτώνται από το χρόνο, μπορεί να σχετίζεται με ασθένειες όπως ο αυτισμός και η σχιζοφρένεια. Για παράδειγμα, μερικά πειράματα δείχνουν ότι για άτομα με αυτές τις ασθένειες, η χωρητικότητα της διαδοχικής δεσμευόμενης μνήμης είναι μικρότερη.

Πηγή: AIP

Περισσότερα στη δημοσίευση: Sequential memory: Binding dynamics, Chaos 25, 103118 (2015)