Reparera dåliga minnen

En vetenskapsman som har ångrat sig över skräck i sin familjs historia utforskar hur människor kan radera traumat från minnen. Förbi

• Stephen S. Hall arkivsida

17 juni 2013

Det var en lördagskväll på New York Psychoanalytic Institute, och auditoriet på andra våningen innehöll en udda blandning av gråhåriga, cerebrala Upper East Side-typer och unga, skrämmande studenter i centrum i svart denim. Uppe på scenen pausade neurovetaren Daniela Schiller, en fängslande figur med sitt långa, raka hår och omöjligt upprättstående hållning, en kort stund från vad hon gjorde för att hålla en miniföreläsning om minne.

Hon förklarade hur nyare forskning, inklusive hennes egen, har visat att minnen inte är oföränderliga fysiska spår i hjärnan. Istället är de formbara konstruktioner som kan byggas om varje gång de återkallas. Forskningen tyder på, sa hon, att läkare (och psykoterapeuter) kanske kan använda denna kunskap för att hjälpa patienter att blockera de rädda känslor de upplever när de återkallar en traumatisk händelse, och omvandlar kroniska källor till försvagande ångest till godartade resor i minnet.

Den här historien var en del av vårt julinummer 2013

• Se resten av frågan
• Prenumerera

Och sedan gick Schiller tillbaka till vad hon hade hållit på med, vilket var att tillhandahålla ett smällande, rytmiskt beat på trummor och reservsång för Amygdaloids, ett rockband bestående av neuroforskare i New York City. Under deras framträdande på institutets andra årliga Heavy Mental Variety Show, sprängde bandet ut ett urval av sina största hits, inklusive låtar om kognition (Theory of My Mind), minne (A Trace) och psykopatologi (Brainstorm).

Ge mig bara ett piller, skrattade Schiller vid ett tillfälle, under refrängen av en låt som heter Memory Pill. Tvätta bort mina minnen...

Det ironiska är att om forskning av Schiller och andra håller i sig, kanske du inte ens behöver ett piller för att beröva ett minne av dess makt att skrämma eller förtrycka dig.

Daniela schiller

Schiller, 40, har gått i spetsen för en dramatisk omvärdering av hur mänskligt minne fungerar på den mest grundläggande nivån. Hennes nuvarande labbgrupp vid Mount Sinai School of Medicine, hennes tidigare kollegor vid New York University och en växande armé av likasinnade forskare har samlat en hög med data för att hävda att vi kan förändra den känslomässiga påverkan av ett minne genom att lägga till ny information till det eller återkalla det i ett annat sammanhang. Denna hypotes utmanar 100 år av neurovetenskap och kullkastar kulturella prövstenar från Marcel Proust till bästsäljande memoarer. Det förändrar hur vi tänker på minnets och identitetens varaktighet, och det föreslår radikala icke-farmakologiska metoder för att behandla patologier som posttraumatisk stressyndrom, andra rädslabaserade ångestsyndrom och till och med beroendeframkallande beteenden.

I en landmärkestidning från 2010 i Natur , Schiller (då postdoc vid New York University) och hennes NYU-kollegor, inklusive Joseph E. LeDoux och Elizabeth A. Phelps, publicerade resultaten av mänskliga experiment som indikerar att minnen omformas och skrivs om varje gång vi minns en händelse. Och, föreslog forskningen, om förmildrande information om en traumatisk eller olycklig händelse introduceras inom ett snävt tillfälle efter det att den återkallats – under de få timmar det tar för hjärnan att återuppbygga minnet i molekylernas biologiska tegelstenar – emotionell upplevelse av minnet kan i huvudsak skrivas om.

När du påverkar det känslomässiga minnet påverkar du inte innehållet, förklarar Schiller. Du minns fortfarande perfekt. Du har helt enkelt inte det känslomässiga minnet.

Rädsla träning

Tanken att minnen ständigt skrivs om är inte helt ny. Experimentella bevis för denna effekt går tillbaka åtminstone till 1960-talet. Men vanliga forskare tenderade att ignorera fynden i decennier eftersom de motsatte sig den rådande vetenskapliga teorin om hur minnet fungerar.

Den uppfattningen började dominera minnesvetenskapen i början av 1900-talet. År 1900 genomförde två tyska forskare, Georg Elias Müller och Alfons Pilzecker, en serie mänskliga experiment vid universitetet i Göttingen. Deras resultat antydde att minnen var ömtåliga vid bildningsögonblicket men stärktes, eller konsoliderades, med tiden; när de väl konsoliderats förblev dessa minnen i huvudsak statiska, permanent lagrade i hjärnan som en fil i ett skåp från vilket de kunde hämtas när lusten uppstod.

Det tog årtionden av mödosam forskning för neuroforskare att reta isär en grundläggande minnesmekanism för att förklara hur konsolidering skedde på nivån av neuroner och proteiner: en upplevelse som kom in i hjärnans neurala landskap genom sinnena, kodades till en början i en central hjärnapparat. känd som hippocampus och migrerade sedan – med hjälp av biokemiska och elektriska signaler – till andra områden i hjärnan för lagring. Ett känt kapitel i denna berättelse var fallet med H.M., en ung man vars hippocampus togs bort under operationen 1953 för att behandla försvagande epileptiska anfall; även om han var fysiologiskt frisk för resten av sitt liv (han dog 2008), H.M. kunde aldrig mer skapa nya långsiktiga minnen, annat än att lära sig nya motoriska färdigheter.

Efterföljande forskning gjorde också klart att det inte finns någon enskild sak som kallas minne utan snarare olika typer av minne som uppnår olika biologiska syften med hjälp av olika neurala banor. Episodiskt minne hänvisar till minnet av specifika tidigare händelser; procedurminne hänvisar till förmågan att komma ihåg specifika motoriska färdigheter som att cykla eller kasta en boll; rädsla minne, en särskilt kraftfull form av känslomässigt minne, hänvisar till den omedelbara känslan av ångest som kommer från att återkalla en fysiskt eller känslomässigt farlig upplevelse. Oavsett minne, hävdade teorin om konsolidering att det var ett oföränderligt neuralt spår av en tidigare händelse, fixerad i långtidslagring. Närhelst du hämtade minnet, oavsett om det triggades av en obehaglig känslomässig association eller av den förföriska smaken av en madeleine, hämtade du i huvudsak en tidlös berättelse om en tidigare händelse. Människor, i denna uppfattning, var summan av deras fasta minnen. Så sent som 2000 in Vetenskap , i en översiktsartikel med titeln Memory—A Century of Consolidation, firade James L. McGaugh, en ledande neuroforskare vid University of California, Irvine, konsolideringshypotesen för hur den fortfarande vägleder grundläggande forskning om den biologiska processen på lång sikt minne.

Som det visar sig var Proust inte mycket av en neuroforskare, och konsolideringsteori kunde inte förklara allt om minne. Detta blev uppenbart under decennier av forskning om vad som kallas rädsla träning.

Schiller gav mig en snabbkurs i rädslaträning en eftermiddag i hennes labb på Mount Sinai. En av hennes postdoktorer, Dorothee Bentz, fäste en elektrod på min högra handled för att ge en mild men irriterande chock. Hon fäste också sensorer på flera fingrar på min vänstra hand för att registrera min galvaniska hudrespons, ett mått på fysiologisk upphetsning och rädsla. Sedan såg jag en serie bilder – blå och lila cylindrar – blinka förbi på en datorskärm. Det blev snabbt uppenbart att de blå cylindrarna ofta (men inte alltid) föregick en chock, och mina avläsningar av hudens konduktivitet återspeglade vad jag hade lärt mig. Varje gång jag såg en blå cylinder blev jag orolig i väntan på en chock. Inlärningen tog inte mer än ett par minuter, och Schiller uttalade mina små bulor av förväntansfull ångest, kartlagd i realtid på en närliggande monitor, ett klassiskt svar på rädsla. Det är exakt samma som hos råttorna, sa hon.

På 1960- och 1970-talen använde flera forskargrupper den här typen av rädslaminne hos råttor för att upptäcka sprickor i teorin om minneskonsolidering. År 1968 ledde till exempel Donald J. Lewis vid Rutgers University en studie som visade att man kunde få råttorna att tappa rädslan som är förknippade med ett minne om man gav dem en kraftig elektrokonvulsiv chock direkt efter att de förmåddes att hämta det minnet; chocken skapade minnesförlust om den tidigare inlärda rädslan. Att ge en chock till djur som inte hade hämtat minnet orsakade däremot inte minnesförlust. Med andra ord, en stark chock som togs upp omedelbart efter att ett minne hämtats verkade ha en unik förmåga att störa själva minnet och tillåta det att återkonsolideras på ett nytt sätt. Uppföljningsarbete på 1980-talet bekräftade några av dessa observationer, men de låg så långt utanför det vanliga tänkandet att de knappt fick besked.

Ett ögonblick av tystnad

Vid den tiden var Schiller omedveten om denna utveckling. En självbeskriven skateboardvetenskapsnörd växte upp i Rishon LeZion, Israels fjärde största stad, på kustslätten några mil sydost om Tel Aviv. Hon var det yngsta av fyra barn till en mamma från Marocko och en kulturellt polsk pappa från Ukraina – en typisk israelisk smältdegel, säger hon. Som en lång, ljushyad tonåring med europeiska drag minns hon att hon kände sig främmande för andra grannbarn eftersom hon såg så tysk ut.

Schiller minns exakt när hennes nyfikenhet på det mänskliga minnets natur började. Hon gick i sjätte klass, och det var den årliga minnesdagen för Förintelsen i Israel. För ett skolprojekt frågade hon sin far om hans minnen som en överlevande från Förintelsen, och han ryckte på axlarna från hennes frågor. Hon var särskilt förbryllad över sin fars beteende vid 11-tiden, när ett samtidigt utbrott av sirener över hela Israel signalerar början på en nationell tystnadsstund. Medan alla andra i landet reste sig för att hedra folkmordsoffren, satt han envist kvar vid köksbordet medan sirenerna dånade, drack sitt kaffe och läste tidningen.

Tyskarna gjorde något mot min pappa, men jag vet inte vad eftersom han aldrig pratar om det, berättade Schiller för en fullsatt publik 2010 på The Moth, ett berättarevenemang.

Under sin obligatoriska tjänstgöring i den israeliska armén organiserade hon vetenskapliga och utbildningskonferenser, vilket ledde till studier i psykologi och filosofi vid Tel Avivs universitet; under samma period skaffade hon en uppsättning trummor och bildade sitt eget hebreiska rockband, Rebellion Movement. Schiller fortsatte med att doktorera i psykobiologi från Tel Aviv University 2004. Samma år, minns hon, såg hon filmen Det fläckfria sinnets eviga solsken , där en ung man genomgår behandling med en drog som raderar alla minnen av en före detta flickvän och deras smärtsamma uppbrott. Schiller hörde (av misstag, visar det sig) att premissen för filmen hade varit baserad på forskning utförd av Joe LeDoux, och hon ansökte så småningom till NYU för ett postdoktoralt stipendium.

I vetenskapen som i minnet är timing allt. Schiller anlände till New York lagom till den andra ankomsten av minneskonsolidering inom neurovetenskap.

Ändrar berättelsen

Bordet hade dukat för Schillers arbete med minnesmodifiering år 2000, när Karim Nader, postdoc i LeDouxs labb, föreslog ett experiment som testade effekten av ett läkemedel på bildandet av rädslor hos råttor. LeDoux sa till Nader i osäkra ordalag att han tyckte att idén var ett slöseri med tid och pengar. Nader gjorde experimentet ändå. Det slutade med att det publicerades Natur och utlöste en explosion av förnyat vetenskapligt intresse för återkonsolidering av minne (se Manipulating Memory, maj/juni 2009).

Råttorna hade genomgått klassisk rädsla-träning – i en obehaglig vändning på Pavlovs konditionering hade de lärt sig att associera en hörselton med en elektrisk stöt. Men direkt efter att djuren hämtat det skrämmande minnet (forskarna visste att de hade gjort det eftersom de frös när de hörde tonen), injicerade Nader ett läkemedel som blockerade proteinsyntesen direkt i deras amygdala, den del av hjärnan där man tror på rädslor. ska lagras. Det verkade överraskande nog bana över den rädda föreningen. Råttorna frös inte längre av rädsla för chocken när de hörde ljudsignalen.

Årtionden av forskning hade fastställt att långtidsminneskonsolidering kräver syntes av proteiner i hjärnans minnesvägar, men ingen visste att proteinsyntes krävdes efter hämtning av ett minne också - vilket antydde att minnet höll på att konsolideras då också. Naders experiment visade också att blockering av proteinsyntes hindrade djuren från att återkalla det skrämmande minnet endast om de fick läkemedlet vid rätt tidpunkt, kort efter att de blev påminda om den skrämmande händelsen. Om Nader väntade sex timmar innan han gav drogen hade det ingen effekt och det ursprungliga minnet förblev intakt. Detta var en stor biokemisk ledtråd om att åtminstone vissa former av minnen i huvudsak måste skrivas om neuralt varje gång de återkallades.

När Schiller anlände till NYU 2005, blev hon ombedd av Elizabeth Phelps, som ledde minnesforskning hos människor, att utöka Naders fynd och testa potentialen hos en drog för att blockera rädsla minnen. Läkemedlet som användes i gnagarexperimentet var alldeles för giftigt för mänskligt bruk, men en klass av ångestdämpande läkemedel som kallas beta-adrenerga antagonister (eller, i vanligt språkbruk, betablockerare) hade potential; bland dessa läkemedel fanns propranolol, som tidigare hade godkänts av FDA för behandling av panikattacker och scenskräck. Schiller gav sig genast ut för att testa effekten av propranolol på minnet hos människor, men hon utförde aldrig experimentet på grund av långvariga förseningar med att få institutionellt godkännande för vad som då var en banbrytande form av mänskliga experiment. Det tog fyra år att få godkännande, minns hon, och två månader senare tog de bort godkännandet igen. Hela min postdoc ägnades åt att vänta på att detta experiment skulle godkännas. (Det har fortfarande inte godkänts! tillägger hon.)

I väntan på godkännandet som aldrig kom började Schiller arbeta med ett sidoprojekt som visade sig vara ännu mer intressant. Det växte fram ur ett direkt samtal med en kollega om några onormala data som beskrevs vid mötet i LeDouxs labb: en grupp råttor betedde sig inte som de skulle i ett rädslaxperiment, säger Schiller.

Data antydde att ett rädslaminne kunde störas hos djur även utan användning av ett läkemedel som blockerade proteinsyntesen. Schiller använde kärnan av denna idé för att designa en uppsättning rädslaexperiment på människor, medan Marie-H. Monfils, en medlem av LeDoux-labbet, fortsatte samtidigt en parallell linje av experiment på råttor. I de mänskliga experimenten visades frivilliga en blå fyrkant på en datorskärm och fick sedan en chock. När den blå fyrkanten väl förknippades med en förestående chock var rädslaminnet på plats. Schiller fortsatte med att visa att om hon upprepade sekvensen som skapade rädslaminnet följande dag men bröt associationen inom ett smalt tidsfönster – det vill säga visade den blå fyrkanten utan att ge chocken – införlivades denna nya information i minnet .

Även här var tajmingen avgörande. Om den blå fyrkanten som inte följdes av en chock visades inom 10 minuter efter den första minnesåterkallelsen, konsoliderade de mänskliga försökspersonerna minnet utan rädsla. Om det hände sex timmar senare kvarstod det initiala rädslaminnet. Med andra ord, att ingripa under det korta fönstret när hjärnan skrev om sitt minne erbjöd en chans att revidera själva initialminnet samtidigt som den känsla (rädsla) som följde med det minskade. Genom att bemästra tajmingen hade NYU-gruppen i huvudsak skapat ett scenario där människor kunde skriva om ett skrämmande minne och ge det ett skrämmande slut. Och detta nya slut var robust: när Schiller och hennes kollegor kallade tillbaka sina försökspersoner till labbet ett år senare kunde de visa att rädslan förknippad med minnet fortfarande var blockerad.

Studien, publicerad i Natur 2010, klargjorde att återkonsolidering av minnet inte bara förekom hos råttor.

De säkraste minnena

Som en vetenskaplig idé verkar minneskonsolidering vara här för att stanna. Schiller noterar att när hon först började gå på det massiva årsmötet i Society for Neuroscience för ett decennium sedan, hade hon turen att se en enda affisch om rekonsolideringsteori. Nu, säger hon, är det som hela gränder i mässhallen.

Ännu viktigare, Schillers arbete har snabbt replikerats och utökats. Thomas Agren och kollegor vid Uppsala universitet i Sverige bekräftade förra året att avbrytande av rekonsolidering när människor återaktiverade ett skräckminne effektivt avskaffade dess skrämmande effekt; gruppen visade också genom hjärnavbildning hos dessa frivilliga att amygdala var platsen för det förändrade minnet. Yan-Xue Xue från Peking University i Peking och kollegor rapporterade förra året att de hade använt icke-farmakologisk minnesmanipulation för att hjälpa heroinmissbrukare att skriva om sin koppling av miljösignaler med ett sug efter drogen; forskarna sa att effekten varade i minst ett halvt år, vilket var studiens längd.

Sedan han flyttade upp till staden från NYU till Mount Sinai 2010, har Schiller påbörjat en ny uppsättning experiment som utforskar den kliniska potentialen av minneskonsolidering. Det förklarar delvis varför hon delar sitt kontor på nionde våningen med en tarantula, som sitter i en bur under hennes skrivbord. Kallas Web 2.0 (namnet tilldelades av en medlem av Schillers forskargrupp, en tidigare författare på Saturday Night Live ), spelar spindeln en roll i pågående experiment för att blockera arachnophobia (rädsla för spindlar) hos människor utan droger. Vi tittar på de neurala mekanismerna för rekonsolidering, säger hon. Dessa mekanismer - på både synaptisk nivå och nivån av hela hjärnan - är ganska väl förstådda hos djur men inte så lätta att studera hos människor. Det finns i princip bara två saker man kan göra, fortsätter hon. Den ena är att göra farmakologiska studier, och den andra är att titta på hjärnans funktion i en MRT när människor uppdaterar minnen. De hoppas kunna publicera resultat på båda fronterna inom en snar framtid.

Återuppbyggnaden av minnet har en enorm terapeutisk potential. Att administrera läkemedel som propranolol inom några timmar efter en traumatisk upplevelse kan modifiera eller minimera den långsiktiga känslomässiga effekten av minnet. Men om det inte är möjligt kan minnet ändras senare, när upplevelsen återkallas i ett säkert, ohotat sammanhang. Roger Pitman från Harvard Medical School, Karim Nader (nu vid McGill University), och deras kollegor har rapporterat att ge propranolol till människor när de minns en traumatisk upplevelse kan dämpa den känslomässiga påverkan av minnet, vilket ger hopp om behandling av ångeststörningar som PTSD . Schiller ser detta som mycket lovande. Om du missar att ingripa några timmar efter händelsen, säger hon, har du fortfarande andra möjligheter att ingripa.

På vissa sätt är den potentiella kulturella påverkan och personliga konsekvenser av återkonsolidering ännu mer häpnadsväckande. För att uttrycka det på ett extremt sätt, om vi alla skriver om våra minnen varje gång vi minns en händelse, existerar minnet inte som en fil i vår hjärna utan bara som den senaste omskrivningen av ett scenario. Varje memoar är påhittad, och det förflutna är inget annat än vår sista återberättelse av det. Arkivminnesdata blandas med all ny information som hjälper till att forma hur vi tänker – och känner – om det. Min slutsats, säger Schiller, är att minnet är vad du är nu. Inte i bilder, inte i inspelningar. Ditt minne är den du är nu.

Enligt Schillers uppfattning ligger alltså inte hemligheten med att bevara ett minne i proteinsyntesen i synapserna eller överföringen av neural trafik från hippocampus till utkanterna av hjärnan. Snarare, menar hon, är minnet bäst bevarat i form av en berättelse som samlar, destillerar och fixar både de fysiska och de känslomässiga detaljerna i en händelse. Det enda sättet att frysa ett minne, säger hon, är att lägga det i en berättelse. Vilket i slutändan för oss tillbaka till hennes far.

När hon först berättade historien om Holocaust Memorial Day på The Moth 2010, spekulerade Schiller att sirenerna fungerade som vad psykologer kallar en betingad stimulans - en sensorisk signal, mycket i den Pavlovska traditionen, som utlöste ett smärtsamt minne. Och i ljuset av sitt arbete med återkonsoliderat minne började hon tänka att hennes pappa genom att sitta vid köksbordet och smutta på sitt kaffe skrev om sina smärtsamma minnen genom att associera dem med en trevlig aktivitet.

Men även hennes personliga berättelse om minnet, liksom minnet självt, har börjat uppdatera sig. Förra året berättade Schillers pappa för första gången kort om tonåren – om sin mors och farbrors osjälviska i en tid av stora nöd, och framför allt om hans nära relation till sin yngre syster, som dog i Förintelsen. . Schiller misstänker nu att hennes fars ovilja att minnas de traumatiska händelserna är ett sätt att skydda och bevara minnen så vackra att han aldrig vill skriva om dem och riskera att förlora sin kraft.

Sedan dess har de återgått till sina vanliga treordskonversationer om Förintelsen. Eftersom de är så värdefulla är det här minnen som du inte vill förändra, säger hon. De säkraste minnena är de du aldrig kommer ihåg.

Stephen S. Halls senaste bok är Visdom: Från filosofi till neurovetenskap (Årgång). Hans sista berättelse för MIT Technology Review var Demensplågan i november/december 2012.

Den här historien uppdaterades den 17 juni för att förtydliga att Daniela Schiller utförde sin forskning vid NYU som postdoc i Elizabeth Phelps laboratorium.

Dölj