Ilmselt on nii mõnigi tehisaru kasutanud inimene märganud, kuidas aeg-ajalt ei mäleta see pelgalt paari minuti tagusest vestlusest enam midagi. Inimeste ja teiste loomade puhul tuleb sedasorti katastroofilist unustamist ette harvem, kus aju varasemaid mälestusi moonutab või suisa uutega üle kirjutab. Isegi kui reeglina inimesed ei mäleta oma esimesi eluaastaid või trauma mõjul midagi ununeb ja muutub, on aju enamasti äärmiselt töökindel. 

Nüüd leidsid Cornelli Ülikooli teadlased hiiri uurides, et aju töötleb uusi ja vanu mälestusi une erinevates etappides. See võibki olla põhjus, miks need omavahel  ei segune, vahendab Nature News.

Sama leid peab paika ka teiste liikide puhul. Uuringuga mitte seotud New Yorgi Ülikooli süsteemide neuroteadlase György Buzsaki sõnul on väga tõenäoline, et sama mehhanism toimib ka inimajus. Nimelt on mälu Buzsaki sõnul evolutsiooni vaates iidvana süsteem. Kuigi imetajatel on mäluga seotud ajustruktuurid eriti hästi arenenud, on hipokampus ja amügdala olemas isegi roomajatel.

Aken ajju

Teadlastele on ammu teada, et une ajal mängib aju hiljutisi kogemusi piltlikult öeldes uuesti läbi. See tähendab, et saadud kogemuse ajal ajus laenglenud neuronid hakkavad magava organismi ajus uuesti samas järjekorras tööle. Sellise mehhanismi toel saab kogemusest mälestus, mida saab aju pikemat aega tallel hoida.

Uuringu autorid heitsid värske pilgu une ajal ajus toimuvale. Selleks kasutasid nad ära üht hiireliigi omapära: loomakeste silmad on mõnes unestaadiumis osaliselt lahti. Täpsemalt jälgis töörühm iga hiire üht silma une ajal. 

Sügava une staadiumi ajal täheldasid teadlased, et hiirte pupillid ahenesid ja laienesid mitu korda järjest. Iga pupilli suuruse muutuse tsükkel kestis umbes minuti. Näriliste ajust tehtud piltidelt nägi töörühm, et enamik kogemuste taasesitusi toimusid ajus siis, kui hiirte pupillid olid parasjagu kitsad.

Seepeale tekkis autoritel küsimus, kas pupillide suurus ja mälutöötlus on kuidagi seotud. Küsimusele vastamiseks võtsid nad appi optogeneetika. Kui lisada ajurakkudesse kindlatelt vetikatelt pärit geeni, hakkavad need tootma valgustundlikku valku. Nii saab teadlase suva järgi neid samu neuroneid laenglema panna või nende aktiivsust alla suruda.

Uuringu autorid kasutasid ka geneetiliselt muudetud hiiri. Esmalt õpetasid nad loomadele, kuidas leida platvormalusele peidetud maiust. Vahetult peale õppetundi saatsid nad hiired magama. Sel ajal võtsid uurijad appi optogeneetika ja surusid selle abil alla loomakeste ajus mälestuste taasesitustega seotud neuronite aktiivsust. Töörühm tegi seda nii hiirte ahenenud pupillide kui ka laiade pupillidega unefaasis.

Ärgates olid hiired maiuse asukoha täiesti unustanud – seda aga ainult juhul, kui nende ajuaktiivsust pärsiti kitsaste pupillidega unestaadiumis. Kui töörühm surus hiirte ajuaktiivsust alla kohe õppetunni järel ja just laiade pupillidega unefaasis, suundusid loomad ärgates kohe maiuse juurde. Nii oli selge, et sel juhul olid hiirte värsked mälestused alles.

Töörühm tegi samas uuringus veel katseid. Leiti, et laiade pupillidega unestaadiumil on oma eesmärk: see aitab töödelda juba olemasolevaid mälestusi. Hiirkatses kuulusid selliste mälestuste sekka pigem mõni päev enne katseuinakut olnud sündmused, kui uuringupäeval aset leidnud sündmused.

Uuringu kaasautori ja füüsiku Azahara Oliva sõnul säilitas hiirte aju laiade pupillidega uneetapis vanemaid mälestusi. Seevastu pupillide ahenemise ajal talletas loomakeste aju uusi mälestusi. Säärane kahe faasi süsteem võib Oliva sõnul olla vastus küsimusele, kuidas aju uusi mälestusi talletades vanu üle ei kirjuta.

Katastroofiline unustamine kimbutab aeg-ajalt tehisnärvivõrke. Teisisõnu võib ka tehisaru uute mälestuste tekkides vanu kaotada. Uuringu kaasautori ja süsteemi neuroteadlase Wenbo Tangi sõnul võib see teadmine, kuidas aju sellist probleemi väldib, aidata kirjutada algoritme, mis hoiaks ära masinate katastroofilist unustamist.

Teadustöö ilmus ajakirjas Nature.