Hvorfor husker vi nogle oplevelser hele livet, mens vi glemmer andre hurtigt?

Et nyt studie af forskere fra Aarhus Universitet og Oxford Universitet kaster nyt lys over dette mysterium. Forskerholdet har undersøgt, hvordan forskellige områder i hjernen arbejder sammen, når vi genkender lyde og husker tidligere oplevelser.

Metoden gjorde det muligt at måle irreversibilitet i hjernens aktivitet – altså hvordan bestemte forbindelser mellem områder spiller en afgørende rolle i tænkning og hukommelse ved ikke blot at gå frem og tilbage som en simpel udveksling.

Studiet bygger på data fra en magnetoencefalografi (MEG), hvor deltagerne lyttede til musiksekvenser, de tidligere havde hørt. Resultaterne viste, at visse områder i hjernen – især dem, der er afgørende for kognition og sanseindtryk – har en høj grad af irreversibilitet.

Det betyder, at hjernen ikke blot fungerer som en række tovejskommunikationer mellem par af områder, men snarere som et komplekst netværk af større samarbejdende enheder.

“Dette resultat giver os en unik mulighed for at forstå, hvordan hjernens netværk arbejder sammen. Vi kan nu se, at de forbindelser, der er afgørende for hukommelse, ikke kun er simple forbindelser, men snarere et komplekst hierarki af interaktioner,” forklarer lektor Leonardo Bonetti fra Institut for Klinisk Medicin på Aarhus Universitet.

Et gennembrud i hjerneforskning

Forskerholdet har benyttet en ny beregningsmetode kaldet Directed Multiplex Visibility Graph Irreversibility (DiMViGI) i projektet. Den giver forskere mulighed for at analysere hjernedynamik på en helt ny måde ved at opdage irreversible mønstre i komplekse interaktioner på tværs af forskellige niveauer.

I modsætning til tidligere metoder, der kun målte hjernens samlede aktivitet, gør DiMViGI det muligt at identificere, hvordan specifikke hjerneområder interagerer over tid. Dette afslører en organisering af hjernens funktion, der ikke er i ligevægt. Ved at anvende metoden på MEG-data har forskerne opnået en dybere forståelse af, hvordan kognition og hukommelse opstår gennem komplekse netværksinteraktioner i hjernen.

”Fysik og neurovidenskab har påvirket hinanden i mange år, og det er dette studie et godt eksempel på. Ved hjælp af metoder fra statistisk fysik har vi fået ny viden om, hvordan hjernens forskellige områder samarbejder om at understøtte hukommelsen”, siger Ramón Nartallo-Kaluarachichi fra University of Oxford, der er medforfatter på studiet.

Det åbner nye døre i neurovidenskaben og tilbyder et værktøj til at studere hjernens funktion, hukommelse og endda sygdomme, hvor kommunikationen i hjernens netværk er forstyrret, såsom Alzheimers sygdom.

Ny forståelse af hjernens udvikling

Selvom studiet bygger på avanceret neurovidenskab, har det også praktiske perspektiver. Vores hukommelse og perception er ikke statiske, men påvirkes af hjernens evigt foranderlige netværk af forbindelser.

Denne viden kan være med til at give os en bedre forståelse af, hvordan hjernen ændrer sig med alder, søvn og sygdomme som for eksempel Alzheimers.

“Vi begynder at forstå, hvorfor vores hjerne fungerer som et dynamisk system, der konstant tilpasser sig nye informationer. Den viden kan hjælpe os med at forklare, hvorfor vi for eksempel genkender en melodi, vi ikke har hørt i årevis, eller hvorfor nogle minder forbliver stærke gennem hele livet,” fortæller Leonardo Bonetti.

Store perspektiver for fremtiden

Metoden bag studiet kan også bruges til andre kognitive funktioner for at undersøge, om de samme mønstre opstår i forbindelse med forskellige former for tænkning og læring.

Derudover kan den bruges til at forstå neurologiske sygdomme, hvor forstyrrelser i hjernens netværk spiller en rolle.

“Fremtiden for denne forskning ser utrolig spændende ud. Vi kan forestille os, at metoden kan bruges til at studere, hvordan hjernen udvikler sig over tid, eller hvordan den påvirkes af sygdom. Det giver os en ny tilgang til at forstå bevidsthed og kognition på en dybere måde,” siger Leonardo Bonetti.

Bag om forskningsresultatet 

Studietype: Grundforskning

Samarbejdspartnere: Centre for Eudaimonia and Human Flourishing samt Institut for Matematik, University of Oxford, Pompeu Fabra University

Ekstern finansiering: Danmarks Grundforskningsfond, Lundbeckfonden og Carlsbergfondet

Evt. interessekonflikt: Ingen

Link til videnskabelig artikel: https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2408791122

Kontakt

Lektor Leonardo Bonetti
Aarhus Universitet, Institut for Klinisk Medicin - Center for Music in the Brain
Telefon: 81 94 91 90
Mail: leonardo.bonetti@clin.au.dk