1. W eksperymentach z użyciem encefalografu, przeprowadzonych w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie, udowodniono, że pojemność pamięci krótkotrwałej człowieka zależy od stosunku między okresami fal theta i gamma. (Źródło: Instytut Nenckiego)

Pamięć krótkotrwała pełni kluczową rolę w funkcjonowaniu naszej świadomości. Już kilkanaście lat temu sformułowano hipotezę, wedle której pojemność pamięci krótkotrwałej w specyficzny sposób zależy od dwóch cyklów aktywności elektrycznej mózgu. W Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie po raz pierwszy hipotezę tę udało się potwierdzić doświadczalnie.

Człowiek potrafi świadomie operować od pięciu do dziewięciu porcjami informacji jednocześnie. Podczas przetwarzania porcje te znajdują się w pamięci krótkotrwałej. W 1995 roku badacze z Brandeis University w Waltham zasugerowali, że pojemność pamięci krótkotrwałej może zależeć od dwóch pasm aktywności elektrycznej mózgu - fal theta i gamma. Dopiero teraz, w starannie zaprojektowanych eksperymentach przeprowadzonych w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego (Instytut Nenckiego) w Warszawie, udało się jednoznacznie wykazać, że taka zależność rzeczywiście istnieje.

2. Im więcej cyklów gamma przypada na jeden cykl theta, tym większa pojemność pamięci krótkotrwałej człowieka, wykazały eksperymenty w Instytucie Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie. U dołu typowy wykres aktywności elektrycznej mózgu (EEG). (Źródło: Instytut Nenckiego)

Badanie encefalograficzne (EEG) polega na rozmieszczeniu kilkunastu elektrod na głowie pacjenta. W rejestrowanych sygnałach elektrycznych mózgu można wyróżnić fale o różnych częstotliwościach, m.in. fale theta o częstotliwościach 4-7 Hz i gamma o częstotliwościach 25-50 Hz. Od pewnego czasu wiadomo, że fale te mają związek z kodowaniem informacji w mózgu. Zaobserwowano na przykład, że amplitudy fal theta i gamma wzrastają u osób zmuszonych do przechowywania większej ilości informacji w pamięci krótkotrwałej.

"Hipoteza sformułowana przez Lismana i Idiarta w 1995 roku zakładała, że jesteśmy w stanie zapamiętać tyle kęsów informacji, ile cyklów gamma przypada na jeden cykl theta. Dotychczasowe badania wspierały tę tezę tylko pośrednio", mówi psycholog Jan Kamiński, doktorant z Instytutu Nenckiego i główny pomysłodawca eksperymentów prowadzonych w grupie prof. dr. hab. Andrzeja Wróbla przy współpracy z dr Anetą Brzezicką ze Szkoły Wyższej Psychologii Społecznej.

Kęs informacji to jej porcja w pamięci. Kęsem może być cyfra, litera, pojęcie, sytuacja, obraz czy zapach. "Projektując doświadczenia nad pojemnością pamięci trzeba być bardzo ostrożnym, aby nie ułatwiać badanemu grupowania wielu kęsów w jeden", podkreśla Kamiński i jako przykład podaje ciąg liczb 2, 0, 1, 1. "Takie cztery kęsy łatwo zgrupować w liczbę odpowiadającą bieżącemu rokowi. Zamiast czterech kęsów informacji mamy wtedy tylko jeden".

Odczytanie długości fal theta i gamma z EEG również nie jest proste. Fale te nie są bezpośrednio widoczne na wykresie encefalograficznym. Kamiński zaproponował nową metodę ich wyznaczania. U 17 ochotników odpoczywających z zamkniętymi oczami przez pięć minut badacze rejestrowali aktywność elektryczną mózgu. Następnie filtrowali sygnały i analizowali nie same cykle, lecz korelacje między nimi. Dopiero na podstawie znalezionych korelacji wyznaczono stosunek długości fal theta do gamma i określono prawdopodobną pojemność werbalnej pamięci krótkotrwałej.

Po fazie relaksu ochotnicy byli poddani klasycznemu testowi na pojemność pamięci krótkotrwałej. Polegał on na wielokrotnym wyświetlaniu coraz dłuższych ciągów cyfr. Każda cyfra była prezentowana przez sekundę. Ochotnik musiał następnie z pamięci odtworzyć obejrzaną sekwencję, na początku liczącą trzy, pod koniec badania aż dziewięć cyfr. "Zaobserwowaliśmy, że im dłuższy cykl theta, tym badany pamiętał więcej kęsów, im dłuższy cykl gamma, tym pamiętał mniej. Następnie wyznaczyliśmy korelację między wynikami testów a szacunkami z pomiarów encefalograficznych. Zgodnie z przewidywaniami okazała się ona bardzo wysoka i potwierdza hipotezę Lismana i Idiarta", mówi Kamiński.

Pojemność pamięci krótkotrwałej wpływa na wyniki w rozumowaniu - im jest większa, tym są one lepsze. W Instytucie Nenckiego w Warszawie trwają obecnie eksperymenty, których celem jest opracowanie najskuteczniejszych metod treningu pamięci krótkotrwałej.

Badania nad pojemnością pamięci krótkotrwalej były finansowane z grantu Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego.

Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego Polskiej Akademii Nauk, utworzony w 1918 roku, jest największym nieuniwersyteckim ośrodkiem badań biologicznych w Polsce. Do priorytetowych dziedzin podejmowanych w Instytucie należą: neurobiologia, neurofizjologia, biologia i biochemia komórkowa oraz biologia molekularna - w skalach złożoności od organizmów tkankowych przez organelle komórkowe do białek i genów. W Instytucie działa 31 laboratoriów, m.in. nowoczesnej Mikroskopii Konfokalnej, Cytometrii Przepływowej i Skaningowej, Mikroskopii Elektronowej, Testów Behawioralnych i Elektrofizjologii. Instytut dysponuje nowoczesną aparaturą badawczą i zmodernizowaną zwierzętarnią, pozwalającą na hodowlę zwierząt laboratoryjnych, także transgenicznych, według najwyższych standardów. Poziom prac eksperymentalnych, publikacje i silne związki z nauką światową plasują Instytut wśród wiodących placówek biologicznych Europy.