Reparation af dårlige minder

En videnskabsmand, der har ærgret sig over rædsler i sin families historie, udforsker, hvordan folk kan slette traumet fra minderne. Ved

• Stephen S. Hall arkiv side

17. juni 2013

Det var en lørdag aften på New York Psychoanalytic Institute, og auditoriet på anden sal rummede en mærkelig blanding af gråhårede, cerebrale Upper East Side-typer og unge, pjuskede downtown-studerende i sort denim. Oppe på scenen holdt neurovidenskabsmanden Daniela Schiller, en medrivende figur med sit lange, glatte hår og umuligt oprejste kropsholdning, en kort pause fra det, hun lavede for at holde et miniforedrag om hukommelse.

Hun forklarede, hvordan nyere forskning, herunder hendes egen, har vist, at minder ikke er uforanderlige fysiske spor i hjernen. I stedet er de formbare konstruktioner, der kan genopbygges, hver gang de genkaldes. Forskningen tyder på, sagde hun, at læger (og psykoterapeuter) måske er i stand til at bruge denne viden til at hjælpe patienter med at blokere de frygtsomme følelser, de oplever, når de genkalder en traumatisk begivenhed, og konverterer kroniske kilder til invaliderende angst til godartede trips down memory lane.

Denne historie var en del af vores juli 2013-udgave

• Se resten af ​​problemet
• Abonner

Og så gik Schiller tilbage til det, hun havde lavet, som var at levere et smækkende, rytmisk beat på trommer og backup-vokal for Amygdaloids, et rockband bestående af New York Citys neurovidenskabsmænd. Under deres optræden ved instituttets andet årlige Heavy Mental Variety Show blæste bandet et udvalg af dets største hits, herunder sange om kognition (Theory of My Mind), memory (A Trace) og psykopatologi (Brainstorm).

Bare giv mig en pille, sagde Schiller på et tidspunkt under omkvædet af en sang, der hedder Memory Pill. Vask mine minder væk...

Det ironiske er, at hvis forskning fra Schiller og andre holder stik, behøver du måske ikke engang en pille for at fratage et minde om dens magt til at skræmme eller undertrykke dig.

Daniela schiller

Schiller, 40, har været i spidsen for en dramatisk revurdering af, hvordan menneskelig hukommelse fungerer på det mest fundamentale niveau. Hendes nuværende laboratoriegruppe på Mount Sinai School of Medicine, hendes tidligere kolleger ved New York University og en voksende hær af ligesindede forskere har samlet en bunke data for at argumentere for, at vi kan ændre den følelsesmæssige påvirkning af en hukommelse ved at tilføje ny information til det eller genkalder det i en anden sammenhæng. Denne hypotese udfordrer 100 års neurovidenskab og vælter kulturelle prøvesten fra Marcel Proust til bedst sælgende memoirer. Det ændrer, hvordan vi tænker på varigheden af ​​hukommelse og identitet, og det foreslår radikale ikke-farmakologiske tilgange til behandling af patologier som posttraumatisk stresslidelse, andre frygtbaserede angstlidelser og endda vanedannende adfærd.

I et skelsættende papir fra 2010 i Natur , Schiller (dengang postdoc ved New York University) og hendes NYU-kolleger, herunder Joseph E. LeDoux og Elizabeth A. Phelps, publicerede resultaterne af menneskelige eksperimenter, der indikerer, at minder omformes og omskrives, hver gang vi husker en begivenhed. Og, foreslog forskningen, at hvis formildende information om en traumatisk eller ulykkelig begivenhed introduceres inden for et snævert vindue af muligheder efter dens tilbagekaldelse - i løbet af de få timer, det tager for hjernen at genopbygge hukommelsen i molekylernes biologiske mursten og mørtel - følelsesmæssig oplevelse af hukommelsen kan i det væsentlige omskrives.

Når du påvirker den følelsesmæssige hukommelse, påvirker du ikke indholdet, forklarer Schiller. Du husker stadig perfekt. Du har bare ikke den følelsesmæssige hukommelse.

Frygttræning

Tanken om, at minderne konstant bliver omskrevet, er ikke helt ny. Eksperimentelle beviser for denne effekt går tilbage i det mindste til 1960'erne. Men mainstream-forskere havde en tendens til at ignorere resultaterne i årtier, fordi de modsagde den fremherskende videnskabelige teori om, hvordan hukommelsen fungerer.

Den opfattelse begyndte at dominere videnskaben om hukommelse i begyndelsen af ​​det 20. århundrede. I 1900 gennemførte to tyske videnskabsmænd, Georg Elias Müller og Alfons Pilzecker, en række menneskelige eksperimenter ved universitetet i Göttingen. Deres resultater tydede på, at minder var skrøbelige i dannelsesøjeblikket, men blev styrket eller konsolideret over tid; når de først var konsolideret, forblev disse minder i det væsentlige statiske, permanent lagret i hjernen som en fil i et skab, hvorfra de kunne hentes, når trangen opstod.

Det tog årtiers omhyggelig forskning for neurovidenskabsfolk at pirre en grundlæggende hukommelsesmekanisme fra hinanden for at forklare, hvordan konsolidering fandt sted på niveauet af neuroner og proteiner: en oplevelse, der kom ind i hjernens neurale landskab gennem sanserne, blev oprindeligt kodet i et centralt hjerneapparat. kendt som hippocampus, og migrerede derefter - ved hjælp af biokemiske og elektriske signaler - til andre områder af hjernen til opbevaring. Et berømt kapitel i denne historie var tilfældet med H.M., en ung mand, hvis hippocampus blev fjernet under operationen i 1953 for at behandle invaliderende epileptiske anfald; selvom han var fysiologisk rask resten af ​​sit liv (han døde i 2008), H.M. var aldrig igen i stand til at skabe nye langtidsminder, andet end at lære nye motoriske færdigheder.

Efterfølgende forskning gjorde det også klart, at der ikke er en enkelt ting, der kaldes hukommelse, men snarere forskellige typer hukommelse, der opnår forskellige biologiske formål ved hjælp af forskellige neurale veje. Episodisk hukommelse refererer til erindringen af ​​specifikke tidligere begivenheder; proceduremæssig hukommelse refererer til evnen til at huske specifikke motoriske færdigheder som at køre på cykel eller kaste en bold; frygthukommelse, en særlig kraftfuld form for følelsesmæssig hukommelse, refererer til den umiddelbare følelse af nød, der kommer fra at genkalde en fysisk eller følelsesmæssig farlig oplevelse. Uanset hukommelsen hævdede teorien om konsolidering dog, at det var et uforanderligt neuralt spor af en tidligere begivenhed, fikseret i langtidslagring. Hver gang du hentede hukommelsen, uanset om den blev udløst af en ubehagelig følelsesmæssig association eller af den forførende smag af en madeleine, hentede du i det væsentlige en tidløs fortælling om en tidligere begivenhed. Mennesker var i denne opfattelse summen af ​​deres faste erindringer. Så sent som 2000 in Videnskab , i en oversigtsartikel med titlen Memory—A Century of Consolidation, fejrede James L. McGaugh, en førende neuroforsker ved University of California, Irvine, konsolideringshypotesen for den måde, hvorpå den stadig guider grundlæggende forskning i den biologiske langsigtede proces. hukommelse.

Som det viser sig, var Proust ikke meget af en neurovidenskabsmand, og konsolideringsteori kunne ikke forklare alt om hukommelse. Dette blev tydeligt under årtiers forskning i det, der er kendt som frygttræning.

Schiller gav mig et lynkursus i frygttræning en eftermiddag i hendes Mount Sinai-laboratorium. En af hendes postdocs, Dorothee Bentz, spændte en elektrode på mit højre håndled for at give et mildt, men irriterende stød. Hun fastgjorde også sensorer til flere fingre på min venstre hånd for at registrere min galvaniske hudrespons, et mål for fysiologisk ophidselse og frygt. Så så jeg en række billeder – blå og lilla cylindre – blinke forbi på en computerskærm. Det blev hurtigt klart, at de blå cylindre ofte (men ikke altid) gik forud for et chok, og mine aflæsninger af hudledningsevne afspejlede, hvad jeg havde lært. Hver gang jeg så en blå cylinder, blev jeg angst i forventning om et chok. Indlæringen tog ikke mere end et par minutter, og Schiller udtalte mine små bump af forventningsangst, kortlagt i realtid på en nærliggende skærm, en klassisk reaktion på frygttræning. Det er præcis det samme som hos rotterne, sagde hun.

I 1960'erne og 1970'erne brugte flere forskergrupper denne form for frygthukommelse hos rotter til at opdage revner i teorien om hukommelseskonsolidering. I 1968 ledede for eksempel Donald J. Lewis fra Rutgers University en undersøgelse, der viste, at man kunne få rotterne til at miste den frygt, der er forbundet med en hukommelse, hvis man gav dem et stærkt elektrokonvulsivt chok lige efter, at de blev foranlediget til at hente den hukommelse; chokket frembragte et hukommelsestab om den tidligere lærte frygt. At give et chok til dyr, der ikke havde hentet hukommelsen, forårsagede derimod ikke hukommelsestab. Med andre ord, et stærkt chok, der var tidsbestemt til at opstå umiddelbart efter, at en hukommelse blev hentet, syntes at have en unik evne til at forstyrre selve hukommelsen og tillade den at blive rekonsolideret på en ny måde. Opfølgningsarbejde i 1980'erne bekræftede nogle af disse observationer, men de lå så langt uden for den almindelige tankegang, at de knap fik besked.

Et øjebliks stilhed

På det tidspunkt var Schiller uvidende om denne udvikling. Hun er en selvskreven skateboard-videnskabsnørd og voksede op i Rishon LeZion, Israels fjerdestørste by, på kystsletten et par kilometer sydøst for Tel Aviv. Hun var den yngste af fire børn af en mor fra Marokko og en kulturelt polsk far fra Ukraine - en typisk israelsk smeltedigel, siger hun. Som en høj, lyshudet teenager med europæiske træk husker hun, at hun følte sig fremmedgjort fra andre børn i nabolaget, fordi hun så så tysk ud.

Schiller husker præcis, hvornår hendes nysgerrighed om naturen af ​​menneskelig hukommelse begyndte. Hun gik i sjette klasse, og det var den årlige Holocaust-mindedag i Israel. Til et skoleprojekt spurgte hun sin far om hans minder som Holocaust-overlevende, og han trak sig på hendes spørgsmål. Hun var især forundret over sin fars opførsel klokken 11, da et samtidig udbrud af sirener i hele Israel signalerer starten på et nationalt øjebliks stilhed. Mens alle andre i landet rejste sig for at ære ofrene for folkedrabet, blev han stædigt siddende ved køkkenbordet, mens sirenerne bragede, drak sin kaffe og læste avisen.

Tyskerne gjorde noget ved min far, men jeg ved ikke hvad, for han taler aldrig om det, fortalte Schiller til et tætpakket publikum i 2010 ved The Moth, en fortællebegivenhed.

Under sin obligatoriske tjeneste i den israelske hær organiserede hun videnskabelige og uddannelsesmæssige konferencer, som førte til studier i psykologi og filosofi ved Tel Aviv Universitet; i samme periode anskaffede hun sig et sæt trommer og dannede sit eget hebraiske rockband, Rebellion Movement. Schiller modtog en ph.d. i psykobiologi fra Tel Aviv University i 2004. Samme år, husker hun, så hun filmen Evigt solskin i et pletfrit sind , hvor en ung mand gennemgår behandling med et stof, der sletter alle minder om en tidligere kæreste og deres smertefulde brud. Schiller hørte (fejlagtigt, viser det sig), at filmens forudsætning var baseret på forskning udført af Joe LeDoux, og hun ansøgte til sidst til NYU om et postdoc-stipendium.

I videnskaben som i hukommelsen er timing alt. Schiller ankom til New York lige i tide til den anden kommende hukommelsesrekonsolidering inden for neurovidenskab.

Ændrer historien

Bordet var blevet dækket for Schillers arbejde med hukommelsesmodifikation i 2000, da Karim Nader, en postdoc i LeDouxs laboratorium, foreslog et eksperiment, der testede effekten af ​​et lægemiddel på dannelsen af ​​frygtminder hos rotter. LeDoux fortalte Nader i klare vendinger, at han mente, at ideen var spild af tid og penge. Nader lavede eksperimentet alligevel. Det endte med at blive offentliggjort Natur og udløste et udbrud af fornyet videnskabelig interesse for hukommelsesrekonsolidering (se Manipulating Memory, maj/juni 2009).

Rotterne havde gennemgået klassisk frygttræning - i et ubehageligt twist på Pavlovsk konditionering havde de lært at forbinde en auditiv tone med et elektrisk stød. Men lige efter at dyrene havde hentet den frygtindgydende hukommelse (forskerne vidste, at de havde gjort det, fordi de frøs, da de hørte tonen), injicerede Nader et lægemiddel, der blokerede proteinsyntesen direkte i deres amygdala, den del af hjernen, hvor man tror på frygtminder. skal opbevares. Overraskende nok så det ud til at bane vejen for den frygtsomme association. Rotterne frøs ikke længere af frygt for chokket, da de hørte lydsignalet.

Årtiers forskning havde fastslået, at langtidshukommelseskonsolidering kræver syntese af proteiner i hjernens hukommelsesbaner, men ingen vidste, at proteinsyntese var påkrævet efter hentning også af en hukommelse - hvilket indebar, at hukommelsen også blev konsolideret dengang. Naders eksperimenter viste også, at blokering af proteinsyntese forhindrede dyrene i at genkalde den frygtindgydende hukommelse, hvis de modtog stoffet på det rigtige tidspunkt, kort efter at de blev mindet om den frygtindgydende begivenhed. Hvis Nader ventede seks timer, før han gav stoffet, havde det ingen effekt, og den oprindelige hukommelse forblev intakt. Dette var et stort biokemisk fingerpeg om, at i det mindste nogle former for minder i det væsentlige skulle omskrives neuralt, hver gang de blev genkaldt.

Da Schiller ankom til NYU i 2005, blev hun bedt af Elizabeth Phelps, som stod i spidsen for hukommelsesforskning hos mennesker, om at udvide Naders resultater og teste et lægemiddels potentiale til at blokere frygtminder. Lægemidlet, der blev brugt i gnaverforsøget, var alt for giftigt til menneskelig brug, men en klasse af angstdæmpende lægemidler kendt som beta-adrenerge antagonister (eller i almindelig sprogbrug betablokkere) havde potentiale; blandt disse lægemidler var propranolol, som tidligere var blevet godkendt af FDA til behandling af panikanfald og sceneskræk. Schiller satte sig straks for at teste effekten af ​​propranolol på hukommelsen hos mennesker, men hun udførte aldrig eksperimentet på grund af langvarige forsinkelser i at få institutionel godkendelse til det, der dengang var en banebrydende form for menneskelig eksperimentering. Det tog fire år at få godkendelsen, husker hun, og så to måneder senere tog de godkendelsen fra sig igen. Hele min postdoc gik med at vente på, at dette eksperiment blev godkendt. (Det er stadig ikke blevet godkendt! tilføjer hun.)

Mens han ventede på godkendelsen, der aldrig kom, begyndte Schiller at arbejde på et sideprojekt, der viste sig at være endnu mere interessant. Det voksede ud af en direkte samtale med en kollega om nogle unormale data beskrevet ved mødet i LeDouxs laboratorium: en gruppe rotter opførte sig ikke, som de skulle i et frygteksperiment, siger Schiller.

Dataene antydede, at en frygthukommelse kunne blive forstyrret hos dyr, selv uden brug af et lægemiddel, der blokerede proteinsyntesen. Schiller brugte kernen i denne idé til at designe et sæt frygteksperimenter i mennesker, mens Marie-H. Monfils, et medlem af LeDoux-laboratoriet, forfulgte samtidig en parallel linje med eksperimenter med rotter. I de menneskelige eksperimenter blev frivillige vist en blå firkant på en computerskærm og fik derefter et chok. Da den blå firkant først var forbundet med et forestående chok, var frygthukommelsen på plads. Schiller fortsatte med at vise, at hvis hun gentog sekvensen, der frembragte frygthukommelsen den følgende dag, men brød associationen inden for et snævert tidsvindue - det vil sige viste den blå firkant uden at levere chokket - blev denne nye information inkorporeret i hukommelsen .

Også her var timingen afgørende. Hvis den blå firkant, der ikke blev efterfulgt af et chok, blev vist inden for 10 minutter efter den første hukommelsesopkald, konsoliderede de menneskelige forsøgspersoner hukommelsen uden frygt. Hvis det skete seks timer senere, bestod den indledende frygthukommelse. Sagt på en anden måde, at gribe ind under det korte vindue, hvor hjernen omskrev sin hukommelse, gav en chance for at revidere selve den indledende hukommelse, mens den mindskede den følelse (frygt), der fulgte med den. Ved at mestre timingen havde NYU-gruppen i det væsentlige skabt et scenarie, hvor mennesker kunne omskrive et frygtindgydende minde og give det en uhyggelig slutning. Og denne nye slutning var robust: Da Schiller og hendes kolleger kaldte deres forsøgspersoner tilbage i laboratoriet et år senere, var de i stand til at vise, at frygten forbundet med hukommelsen stadig var blokeret.

Undersøgelsen, offentliggjort i Natur i 2010 gjorde det klart, at rekonsolidering af hukommelsen ikke kun fandt sted hos rotter.

De sikreste minder

Som en videnskabelig idé ser det ud til, at hukommelsesrekonsolidering er kommet for at blive. Schiller bemærker, at da hun først begyndte at gå til det massive årlige møde i Society for Neuroscience for ti år siden, var hun heldig at se en enkelt plakat om rekonsolideringsteori. Nu, siger hun, er det ligesom hele gyder i udstillingshallen.

Endnu vigtigere er, at Schillers arbejde er blevet hurtigt replikeret og udvidet. Thomas Agren og kolleger ved Uppsala Universitet i Sverige bekræftede sidste år, at forstyrrelse af rekonsolidering, når mennesker genaktiverede en frygthukommelse, effektivt afskaffede dens frygtindgydende effekt; gruppen viste også gennem hjernebilleddannelse hos disse frivillige, at amygdala var stedet for den ændrede hukommelse. Yan-Xue Xue fra Peking University i Beijing og kolleger rapporterede sidste år, at de havde brugt ikke-farmakologisk hukommelsesmanipulation til at hjælpe heroinmisbrugere med at omskrive deres forening af miljømæssige signaler med en trang til stoffet; forskerne sagde, at effekten varede mindst et halvt år, hvilket var længden af ​​undersøgelsen.

Siden han flyttede uptown fra NYU til Mount Sinai i 2010, har Schiller påbegyndt et nyt sæt eksperimenter, der udforsker det kliniske potentiale af hukommelsesrekonsolidering. Det forklarer til dels, hvorfor hun deler sit kontor på niende sal med en tarantel, som sidder i et bur under hendes skrivebord. Kaldet Web 2.0 (navnet blev skænket af et medlem af Schillers forskningsgruppe, en tidligere skribent på Saturday Night Live ), spiller edderkoppen en rolle i igangværende eksperimenter for at blokere arachnophobia (frygt for edderkopper) hos mennesker uden medicin. Vi ser på de neurale mekanismer ved rekonsolidering, siger hun. Disse mekanismer – både på det synaptiske niveau og på niveauet af hele hjernen – er ret godt forstået hos dyr, men ikke så lette at studere hos mennesker. Der er stort set kun to ting, man kan gøre, fortsætter hun. Den ene er at lave farmakologiske undersøgelser, og den anden er at se på hjernens funktion i en MR, mens folk opdaterer minder. De håber at offentliggøre resultater på begge fronter i den nærmeste fremtid.

Genopbygningen af ​​hukommelsen har et enormt terapeutisk potentiale. Indgivelse af lægemidler som propranolol inden for timer efter en traumatisk oplevelse kan ændre eller minimere den langsigtede følelsesmæssige påvirkning af hukommelsen. Men hvis det ikke er muligt, kan hukommelsen blive ændret senere, når oplevelsen genkaldes i en sikker, utruende sammenhæng. Roger Pitman fra Harvard Medical School, Karim Nader (nu ved McGill University) og deres kolleger har rapporteret, at det at give propranolol til folk, når de husker en traumatisk oplevelse, kan dæmpe den følelsesmæssige påvirkning af hukommelsen, hvilket giver håb om behandling af angstlidelser som PTSD . Schiller ser dette som meget lovende. Savner man at gribe ind et par timer efter arrangementet, siger hun, har man stadig andre muligheder for at gribe ind.

På nogle måder er den potentielle kulturelle indvirkning og personlige implikationer af rekonsolidering endnu mere overvældende. For at sige det på en ekstrem måde, hvis vi alle omskriver vores erindringer, hver gang vi husker en begivenhed, eksisterer hukommelsen ikke som en fil i vores hjerne, men kun som den seneste omskrivning af et scenarie. Alle erindringer er opdigtede, og fortiden er intet andet end vores sidste genfortælling af den. Arkivhukommelsesdata blandes med enhver ny information, der hjælper med at forme den måde, vi tænker - og føler - om det. Min konklusion, siger Schiller, er, at hukommelsen er, hvad du er nu. Ikke i billeder, ikke i optagelser. Din hukommelse er den du er nu.

Efter Schillers opfattelse ligger hemmeligheden bag at bevare en hukommelse altså ikke i proteinsyntesen i synapserne eller pendlingen af ​​neural trafik fra hippocampus til hjernens udkanter. Hun mener snarere, at hukommelsen bedst bevares i form af en historie, der samler, destillerer og fikserer både de fysiske og følelsesmæssige detaljer i en begivenhed. Den eneste måde at fryse et minde på, siger hun, er at sætte det i en historie. Hvilket i sidste ende bringer os tilbage til hendes far.

Da hun første gang fortalte historien om Holocaust Memorial Day på The Moth i 2010, spekulerede Schiller i, at sirenerne fungerede som det, psykologer kalder en betinget stimulus - et sensorisk signal, meget i den Pavlovske tradition, der udløste en smertefuld hukommelse. Og i lyset af sit arbejde med rekonsolideret hukommelse begyndte hun at tænke på, at hendes far ved at sidde ved køkkenbordet og nippe til sin kaffe omskrev sine smertefulde minder ved at forbinde dem med en behagelig aktivitet.

Men selv hendes personlige historie om hukommelsen er ligesom hukommelsen selv begyndt at opdatere sig selv. Sidste år fortalte Schillers far for første gang kort om sine teenageår – om sin mors og onkels uselviskhed i en tid med store afsavn, og mest af alt om hans tætte forhold til sin yngre søster, der omkom i Holocaust . Schiller har nu mistanke om, at hendes fars modvilje mod at huske de traumatiske begivenheder er en måde at beskytte og bevare minder så smukke, at han aldrig vil omskrive dem og risikere at miste deres magt.

Siden da er de vendt tilbage til deres sædvanlige samtaler på tre ord om Holocaust. Fordi de er så dyrebare, er det minder, man ikke vil ændre på, siger hun. De sikreste minder er dem, du aldrig husker.

Stephen S. Halls seneste bog er Visdom: Fra filosofi til neurovidenskab (Årgang). Hans sidste historie for MIT Technology Review var Demenspesten i november/december 2012.

Denne historie blev opdateret den 17. juni for at præcisere, at Daniela Schiller udførte sin forskning på NYU som postdoc i laboratoriet hos Elizabeth Phelps.

skjule