Kako nam epilepsija odpira okno v možgane: preučevanje spomina z intrakranialnimi elektrodami

Kako prepoznamo obraze znanih oseb, si v glavi ustvarimo zemljevid mesta in vemo, kaj se je zgodilo prej ter kaj kasneje? In kaj imajo skupnega epilepsija, spomin in Jennifer Aniston? Odgovore na vsa ta vprašanja ponujajo skupine posameznih nevronov, ki jih lahko neverjetno natančno merimo z intrakranialnimi elektrodami (iEEG) pri pacientih, ki čakajo na operacijo zaradi na zdravila odporne epilepsije. Tovrstne študije kažejo, da naš semantičen spomin temelji na konceptnih nevronih, ki se odzivajo na specifične koncepte ne glede na njihovo modaliteto, pri čemer je procesiranje različnih kategorij dražljajev povezano z evolucijskimi in socialnimi dejavniki. Epizodični spomin, temelječ na časovnih nevronih, nam omogoča umeščanje dogodkov v časovni okvir, kar zagotavlja koherentnost in asociativnost naših spominov. Da so ti umeščeni v prostor, pa skrbijo prostorski nevroni, s pomočjo katerih lahko uspešno navigiramo v naši okolici. Ob kritičnem premisleku o aplikativnosti izsledkov iz populacije z epilepsijo za splošno populacijo članek odkriva, kako nevroni v globinah temporalnega režnja shranjujejo naše spomine in kako nam prav epilepsija omogoča edinstven vpogled vanje.

Uvod

Vsakič, ko vidimo določeno osebo, se v našem medialnem temporalnem režnju aktivirajo specifični nevroni. Del medialnega temporalnega režnja je namreč tudi hipokampus, najpomembnejša možganska struktura za spomin.  Ker se je eden izmed nevronov udeleženca v študiji Quiroge in sodelavcev (2005) še posebej aktiviral ob podobi Jennifer Aniston, se je te vrste nevronov, ki jih imenujemo konceptni nevroni, prijelo ljubkovalno ime »nevron Jennifer Aniston«. Gre za eno najbolj znanih študij vizualnih reprezentacij in spomina, a pogosto ob njeni omembi spregledamo, da jo posebno dela tudi uporabljena metoda merjenja na nivoju posameznih celic. Večina spominskih študij uporablja neinvazivne kognitivne teste in tehnike merjenja možganske aktivnosti, a vsi ti pristopi imajo pomanjkljivosti, ki močno omejujejo razsežnost raziskovalnih vprašanj, bodisi v časovni in prostorski ločljivosti bodisi v signalnem šumu in kognitivnih pristranskostih. Pri pacientih z na zdravila rezistentno epilepsijo pa se v medicinske namene predoperativne analize v možgane vstavi intrakranialnih EEG elektrod (iEEG), ki naenkrat izmerijo električno aktivnost stotin posameznih nevronov. Ko se mora iEEG vstaviti v temporalni reženj, kjer se nahaja tudi hipokampus, lahko to »okno v možgane« služi tudi v raziskovalne namene študij spomina.

Namen tega članka je predstaviti inovativen pristop k preučevanju spomina na nivoju nevronov. Za umestitev v raziskovalni kontekst bo članek na naslovil, kaj je epilepsija, kdaj se uporabi iEEG, kaj nam o temeljih spomina povedo študije na nivoju nevronov in kako posplošljivi so zaključki iz epileptične na normativno populacijo.

Zakaj preučevanje spomina na nivoju možganov ne zadostuje -zakaj preučevati posamezne nevrone?

Kognitivna psihologija pogosto preučuje kognicijo na nivoju možganskih regij.  Pred tehnikami slikanja možganov so namreč vse takrat obstoječe kognitivno-psihološke predpostavke temeljile na post-mortem analiziranju strukture možganskih regij in primerjavi lezij z opazljivimi vedénji. Šele z metodološkim napredkom je delovanje možganov »tukaj in zdaj« postalo dostopno za preučevanje. Podobno dostopna postaja raven nevronov. Čeprav psihologija kot veda nima dosti opraviti s celicami, se mentalni procesi, ki so njen predmet preučevanja, vendarle začnejo prav z njimi. Povezavo aktivnost posameznih nevronov s celostnim vedenjem šele od 80. let  znanstveno preučujemo pri živalih (O’Keefe in Dostrovsky, 1971), od začetka tisočletja pa tudi pri ljudeh.  Četudi je celostno delovanje možganov mnogo več kot zgolj vsota aktivnosti posameznih nevronov, je pomembno uzavestiti, da ne moremo poznati celotnega procesa brez poznavanja njegovih najbolj osnovnih gradnikov. Če torej ne poznamo delovanja posameznih spominskih nevronov, ne moremo trditi, da poznamo spomin kot kognitivni proces.

Epilepsija kot raziskovalni kontekst

Aktivnost posameznih nevronov pri človeku je mogoče meriti le takrat, ko je ta tudi medicinsko nujna, kakor v primeru pacientov z na zdravila rezistentno epilepsijo v preoperativni obravnavi. Epilepsijo kot skupino motenj v delovanju možganov prepoznamo po epileptičnih napadih (ICD-11; Svetovna zdravstvena organizacija, 2024). To so prehodni dogodki zaradi neobičajne, pretirane ali sinhrone aktivnosti možganskih nevronov (Fisher idr., 2005). Lajša se jih s protinapadnimi (»antiseizure«) zdravili, a večina jih učinkuje le na sinaptične prenose med nevroni, ne pa tudi na ostale mehanizme izvora (na primer, genetske okvare ionskih kanalov ali pa pretirano izražanje določenih proteinov), zato se pri približno tretjini pacientov razvije farmakorezistentnost in jim zdravila (več) ne pomagajo zmanjševati pojavnosti napadov (Kwan idr., 2010; Tang idr., 2017). Ko je pacientova kvaliteta življenja občutno znižana zaradi pogostih intenzivnih napadov (teh je lahko tudi več deset na dan), je zadnja razpoložljiva možnost epileptična operacija. Z njo previdno odstranimo predel, kjer se napadi začenjajo, kar večini bolnikom prinese dolgoročno življenje brez napadov (Weiss idr., 2024).

V predoperativni analizi se uporabi intrakranialno elektroencefalografijo (iEEG), ko druge standarne metode (na primer, zgolj EEG na lasišču s številnimi viri šuma) ne zadostujejo za lokalizacijo napadov. Pri tej invazivni metodi se v možgane vstavi tanke elektrode, ki imajo izjemno razmerje med signalom in šumom, saj merimo aktivnost neposredno pri viru. Da lahko izmerimo spontan epileptični napad, pacienti z vstavljenimi elektrodami v bolnišnici ostanejo več dni, v tem času pa lahko tudi sodelujejo v raziskavah. V ta namen sem jim v elektrode namesti dodatne mikro-žice, s katerimi lahko hkrati beležimo aktivnost stotin posameznih nevronov naenkrat (Hermes in Miller, 2020). Pri pacientih z epilepsijo temporalnega režnja, kjer leži tudi hipokampus, to omogoča izjemno natančno preučevanje spominskih procesov.

Vemo namreč, da lezije hipokampusa povzročajo raznolike spominske primanjkljaje, od nezmožnosti prepoznavanja obrazov (Bodamer, 1947) do izgube spomina po odstranitvi (Scoville in Milner, 2000). Po drugi strani pa učenje izboljša specifične spominske sposobnosti in s tem povečuje volumen hipokampusa (Maguire idr., 2000). Z vstavitvijo iEEG elektrod vanj lahko spremljamo aktivnost stotin nevronov in identificiramo tiste, ki sodelujejo pri posameznih delih spominskih procesov (Johnson in Knight, 2014). Študije z uporabo iEEG se večinoma osredotočajo na semantični in epizodični spomin, kot ju izvorno opredeljuje Tulving (1972).

Konceptni nevroni

V semantičnem spominu pomnimo splošna dejstva o svetu okrog nas (Tulving, 1972). Med njimi je tudi prepoznava naših bližnjih in drugih znanih ljudi, kot je na primer Jennifer Aniston, za kar so odgovorni konceptni nevroni v medialnem temporalnem režnju (Quiroga, 2019). Odkrijemo jih tako, da pacientu pokažemo okoli sto različnih fotografij in merimo aktivnosti nevronov. Odvisno od raziskovalnih vprašanj so to lahko fotografije predmetov, oseb, živali in drugih kategorij. Pogosto v to serijo raziskovalci dodajo fotografije znanih oseb, pacientovih bližnjih in tudi zdravstvenega osebja, s katerim je pacient v stiku na kliniki. Ko najdemo nevron, ki se zelo močno odziva samo na eno izmed slik, ga označimo za naš interesni nevron. Naslednji dan ali pa čez nekaj ur za udeleženca pripravimo nalogo, ki vključuje sliko, zapis ali katero drugo modaliteto reprezentacije koncepta, na katerega se nevron odziva, in ponovno izmerimo aktivnost glede na naša raziskovalna vprašanja. Pogosto se ta nanašajo na kontekstno neodvisnost, ki je glavna lastnost konceptnih nevronov (Quiroga, 2019). Te celice se namreč invariantno odzovejo na specifični koncept, ne glede na to, kako je prikazan. Na primer, v prvem delu najdemo nevron, ki se odziva na fotografijo psa, v drugem delu pa merimo, kako se odziva na zvok laježa (npr. Quiroga, 2019; Rutishauser idr., 2020).

Kako močno je koncept reprezentiran v našem spominu, je odvisno od več dejavnikov. Rey in sodelavci (2015) povzemajo, da bolj kot je koncept relevantnen za pacienta, verjetneje bomo našli nevrone, ki se visoko značilno odzivajo nanj. Na primer, fotografije družinskih članov in zdravniškega osebja, ki s pacientom priživijo največ časa v bolnišnici, bodo izvale mnogo večji odziv kot slike slavnih oseb ali neznancev. Ta odziv je odraz tako pacientovih lastnih zanimanj kot tudi konteksta, v katerem se nahaja. Na primer, pri pacientu, ki je trdil, da ni posebno oboževal britanske kraljeve družine, je bilo moč najti posebno aktivne koncepte celice za princa Williama in Kate Middleton, saj je le dober mesec prej bila zelo množično medijsko pokrivana njuna poroka. Raziskovalci so mnenja, da bi čez čas intenzivnost odziva teh celic upadla, saj omenjeni slavni osebi ne bi imeli več tako velike relevantnosti v pacientovem vsakdanu.

Študije z iEEG kažejo tudi, da različne kategorije dražljajev procesiramo različno. Mormann in sodelavci (2011) so pri preučevanju kategorij vidnih dražljajev ugotovili, da ima tudi amigdala pomembno semantično vlogo. Med ljudmi, predmeti, pokrajino in živalmi so se celice v desni amigdali značilno intenzivneje odzivale na slednje. To kaže, da je naše procesiranje biološko pomembnih kategorij dražljajev domensko specifično. Da lahko prepoznamo živali in se nanje (evolucijsko primerno) odzovemo, morajo celice hipokampusa sodelovati s celicami desne amigdale.

Če povzamemo, so semantični spomini vkodirani kot proženje skupkov konceptnih celic, ki se kontekstno neodvisno odzivajo na določen dražljaj. Preučujemo jih s posebnim dizajnom študij, v katerih odkrivamo nevrone, ki se ob prikazu koncepta prožijo intenzivneje od naključne aktivnosti. Bolj kot je nek dražljaj relevanten za pacienta, verjetneje bomo zanj našli takšne nevrone. Na ta način lahko bolje kodiramo nam pomembne semantične spomine.

Časovni nevroni

Ko preučujemo epizodičen spomin, ki s pomočjo avtobiografskega konteksta hrani naše prvoosebne izkušnje, vezane na čas in prostor, je eden ključnih izzivov razumeti, kako si možgani zapomnijo časovno zaporedje dogodkov. Umbach in sodelavci (2020) so odkrili tako imenovane »časovne nevrone« v medialnem temporalnem režnju, katerih aktivnost je med priklicem napovedovala vrstni red besed, ki so si jih morali pacienti zapomniti (npr. če bi bila beseda »možgani« prikazana pred besedo »srce«, bi bilo iz nevronske aktivnosti to moč prepoznati). Prav tako je  stabilnost vzorca aktivacije teh časovnih nevronov neposredno vplivala na to, kako pravilno so bili spomini udeležencev časovno razporejeni. To pomeni, da bolj kot je bil vzorec aktivacije konsistenten med vkodiranjem zaporedja samostalnikov, pravilneje so pacienti priklicali vrstni red oziroma časovno zaporedje teh samostalnikov. Kot kaže, imamo v medialnem temporalnem režnju tudi celice, ki skrbijo, da so naši epizodični spomini časovno urejeni, da vemo, kaj se je zgodilo prej in kaj kasneje, da lahko z lahkoto prikličemo sosledje dogodkov v nekem spominu.

Še zanimivejše so Kolibius in sodelavci (2023) odkrili, da so naši posamični epizodični spomini vkodirani v posameznih nevronih. V hipokampusu so našli nevrone, ki se niso odzivali zgolj na posamezne elemente v epizodičnem spominu, temveč takrat, ko se je več teh elementov spomina prikazalo skupaj. Slednje omogoča, da je naš epizodičen spomin asociativne narave. Ko namreč prikličemo spomin na, na primer, zadnje Silvestrovo, se ne bomo spomnili samo nepovezanih elementov hrane, ki smo jo jedli, in ljudi, ki smo jih srečali, temveč se bomo spomnili celostnega dogodka, kako okusne so bile sarme, ki smo jih jedli za večerjo, ko smo sedeli ob kolegu, ki je organiziral praznovanje. Vedeti, da to ni rezultat zgolj sočasne aktivacije nevronov za posamezne koncepte, temveč tudi aktivacije posebnih nevronov, ki se prožijo ob sočasnem prikazu posameznih konceptov, je fundamentalno pomembno za razumevanje naših epizodičnih spominov in zakaj so naši spomini lahko dovolj robustni. Na primer, lahko se spomnimo, da smo za Silvestrovo sedeli še ob nekom, čeprav imena ali obraza ne uspemo priklicati, a vendarle vemo, da je bil nekdo tam in nimamo v spominu luknje, ker posamezen koncept za to osebo ni aktiviran.

Prostorski nevroni

Raziskovanje konceptnih nevronov je spodbudilo iskanje tudi drugih lastnosti, ki bi jih lahko imeli posamezni spominski nevroni. Med drugim raziskave nakazujejo, da morda na podoben način, kot kodiramo koncepte, kodiramo tudi prostor, v katerem se orientiramo. Na primer, ko se prvič znajdemo v novem mestu, sprva še ne vemo, kje moramo zaviti, da prispemo na cilj. Po nekaj dneh pohajkovanja po ulicah pa si že v glavi oblikujemo zemljevid mesta in vemo, kam nas bo vodilo določeno zaporedje premikov. Podobno sta pri podganah prva ugotavljala O’Keefe in Dostrovsky (1971), ki sta odkrila do tedaj nesluteno aktivacijo posameznih »prostorskih nevronov«, ki so se aktivirali samo, ko se je podgana nahajala na točno določeni točki v areni (O’Keefe in Dostrovsky, 1971). V naslednjih desetletjih se je postavljajo vprašanje, ali je možno tovrstne prostorske nevrone najti tudi pri ljudeh.

V študiji Herwegove in sodelavcev (2023) so se pacienti vživeli v vlogo dostavljalca na kolesu, ki se mora zapeljati po virtualnem mestu do trgovin, kjer bo prevzel določene artikle za dostavo. Zapomniti so si morali, kateri so ti artikli in kako prispeti do posamezne trgovine s pomočjo orientacijskih znakov v pokrajini. Ugotovili so, da dlje, kot so bili udeleženci v računalniški igri in si zato bolje predstavljali prostor, manj naključno je bilo proženje posameznih nevronov in bolj povezano s pacientovo lokacijo v virtualnem fizičnem prostoru in v visokodimenzionalnem semantičnem prostoru (na primer, če bi se pacient v računalniški igri nahajal desno od pekarne, bi se zelo možno prožili določeni nevroni, ki se ne bi prožili tako močno, če bi se nahajal levo od lekarne). Prav tako je aktivnost sčasoma začela nakazovati, kam se nameravajo pomakniti pacienti v prihodnjih korakih (na primer, če bi se pacient želel premakniti naprej in nato desno, bi se močneje prožili drugi nevroni, kot če bi se nameraval premakniti levo in nato naravnost). Tako torej medialni temporalni reženj predstavlja spominski prostor, v katerem lahko reprezentiramo tako neprostorske kot prostorske informacije, s katerimi načrtujemo korake v prihodnosti in napovemo izide teh načrtov (Herweg idr., 2023).

Prav tako lahko preučujemo, kako so s prostorom povezani in vkodirani epizodični spomini. Mackay in sodelavci (2024) so slednje preučevali na način, da so v računalniški nalogi pacientom z iEEG elektrodami v medialnem temporalnem režnju naročili, naj si zapomnijo, kje v mreži bodo prikazani kateri predmeti. Na ta način so razločili med identiteto (»kaj«) in lokacijo (»kje«) dražljaja. Ugotovili so, da so se nekateri nevroni v hipokampusu, amigdali in entorinalnem korteksu odzivali na identiteto objektov in s tem kazali značilnosti konceptnih nevronov. Iz tega je moč sklepati, da so nevroni v teh predelih bolj odgovorni za kodiranje semantičnih spominov. Po drugi strani pa se nevroni v parahipokampalnem korteksu niso odzivali na identiteto, temveč na lokacijo dražljajev. Sklepamo lahko, da ti »lokacijski nevroni« shranjujejo prostorsko informacijo in s tem igrajo pomembno vlogo o »kje« v naših spominih. Ti maloštevilčni konceptni in prostorski nevroni so se aktivirali tudi, ko so se pacienti pravilno spomnili določenega dražljaja in njegovega položaja hkrati oziroma ko so priklicali tako »kaj« kot »kje« spomin nanj. Vendarle pa velika večina nevronov v teh predelih ni kazala aktivnosti v kombinaciji »kaj«-»kje«, kar pomeni, da je očitno le ozka selekcionirana skupina nevronov odgovorna za asociiranje različnih delov posameznega spomina. Raziskovalci nadalje sklepajo, da prav ti nevroni med spanjem pripomorejo h konsolizaciji spominov (Mackay idr., 2024), saj verjetno omogočajo asociiacije med posameznimi elementi spomina, da se ustvari robustna in koherentna spominska informacija.

Uporabnost rezultatov pacientov za normativno populacijo

Kljub vpogledom v fundamentalno delovanje spomina, ki jih omogočajo omenjene študije, se poraja pomembno vprašanje, tako kot ob vseh študijah, kjer so udeleženci pacienti in ne naključni prostovoljci iz normativne populacije: do kolikšne mere lahko te ugotovitve prenesemo na splošno populacijo? Konkretna dilema v študijah spomina pri pacientih z epilepsijo je ta, da je predpogoj za merjenje te aktivnosti ta, da imajo pacienti izvor epileptičnih napadov prav v temporalnem režnju. Lahko bi se nam porajal dvom, da morda prav epileptični napadi učinkujejo na spominske zmožnosti pri teh pacientih. Če namreč neobičajna aktivnost izvira v predelih okoli hipokampusa, je upravičeno pričakovati, da bo tudi njegovo funkcioniranje do neke mere drugačno, kot bi bilo, če epileptični napadi ne bi izvirali iz teh predelov. Da bi slednje preverili, lahko izvedemo preproste naloge spomina pri pacientih z epilepsijo in njihove rezultate primerjamo z normativno populacijo. Na primer, Meidenbaum in sodelavci (2019) so na tak način primerjali, kako uspešni so pacienti z epilepsijo in kako normativni udeleženci pri nalogi prostorskega spomina. Ugotovili so, da ni bilo značilnih razlik med skupinama. To bi naj pomenilo, da so se udeleženci z epilepsijo na tej spominski nalogi odrezali podobno dobro kot normativni udeleženci. Vendarle pa pacienti z epilepsijo pogosto subjektivno poročajo, da imajo težave s spominom (Tedrus in Lange, 2021), kar kliče po podrobnejši analizi dejanskih spominskih primankljajev v populaciji. Phillips in sodelovci (2024) so ugotovili, da so težave z delovnim spominom (prav o katerih pacienti pogosto poročajo) prisotne pri vseh vrstah epilepsije, težave z epizodičnim spominom pa so še posebej očitne pri pacientih z epilepsijami temporalnega režnja. Prav slednji so navadno populacija pacientov v spominskih študijah posameznih nevronov, zato je morda smiselno velikost učinka rezultatov teh študij jemati z nekaj zadržanosti. Če imajo pacienti, ki so najpogostejši udeleženci v spominskih študijah, značilne težave z epizodičnim spominom, so zaključki teh študij o epizodičnem spominu za normativno populacijo morda omejeni.

Ob tem je pomembno omeniti, da kljub populacijskemu trendu ne moremo podati zaključkov o spominskih primanjkljajih posameznih pacientov, saj se ti razlikujejo ne le glede na izvor epileptičnih napadov, temveč tudi v starosti, starosti pridobitve diagnoze, in drugih spremenljivkah. Moteč dejavnik je lahko tudi pripravljenost pacientov za udeležbo v študijah. Prav mogoče je, da pacienti, ki čutijo precejšnje spominske primanjkljaje, odklonijo sodelovanje v študijah ali pa jih raziskovalci iz etičnih razlogov že od začetka ne povabijo k sodelovanju, ker (ne)uporabnost rezultatov ne bi upravičila časa in truda pacientov kot udeležencev. Predpostavljamo lahko, da so torej udeleženci teh študij pacienti, ki se nahajajo v zgornjih percentilih uspešnosti na spominskih nalogah v celotni populaciji pacientov z epilepsijo temporalnega režnja, vendar je to zgolj predpostavka, saj literatura na to vprašanje (še) ne poda jasnega odgovora.

Prav tako so v sami zasnovi tovrstnih študij številni dejavniki, ki bi lahko postavili ugotovitve pod vprašaj. Ne le, da so udeleženci vselej pacienti z epilepsijo v procesu predoperativne analize, tudi testne naloge morda ne uspejo v celoti zaobjeti kompleksnosti spominskega procesiranja v resničnosti. Najpogosteje se uporablja naloge v virtualni resničnosti (npr. Herweg idr., 2023) in prostega priklica (npr. Rutishauser idr., 2020), kar je dober približek vsakdanjega upravljanja s spominom, a kljub temu ne njegova popolna replika. Tudi vzorci v teh študijah so maloštevilčni (v študijah, ki jih do sedaj omenjam, se število udeležencev giblje med 7 in 27 pacientov). S kliničnega vidika je slednje spodbudno, saj na srečo ni ogromno pacientov, ki jim nobeno zdravilo ne bi pomagalo zmanjšati pogostosti epileptičnih napadov in jim bi preostala samo še operacija. Z raziskovalnega vidika pa vsak udeleženec več ali manj v študiji vpliva na statistične analize pridobljenih podatkov in na moč zaključkov.

Morda nekoliko postranskega, a vendarle omembe vrednega pomena, je tudi dejstvo, da invazivnega snemanja z iEEG pri udeležencu ne moremo ponoviti večkrat. Razmik med prvim delom, ko pacientu prikazujemo fotografije, in drugim delom, ko izvajamo nalogo v skladu z našim raziskovalnim vprašanjem, sme biti le nekaj ur do kak dan, ker je neizogibno, da se bodo umeščene mikro-žice čez čas premaknile (minimalno, a dovolj, da izgubimo stik z že izmerjenimi nevroni). To v praksi pomeni, da lahko danes izmerimo nevron, ki se odziva na Jennifer Aniston, čez dva dni pa bomo zaradi drobnih premikov izgubili stik s konkretno tem nevronom.

Vendarle je pristop z intrakranialnimi elektrodami svojevrsten in nam nudi vpogled v možgane, kakršen nam nikoli prej ni bil mogoč. Večina tehnik slikanja možganov ima svoje pomanjkljivosti: ali zgolj posredno sklepa na možgansko aktivnost iz drugih kazalnikov (npr. fMRI, MEG), ali ima slabo časovno ločljivost (npr. fMRI, PET), ali slabo prostorsko ločljivost (npr. običajni EEG), ali pa so posnetki, ki jih dobimo, ohromljeni z različnimi izvori šuma (npr. s premiki glave pri fMRI in običajnem EEG). Uporaba intrakranialnih elektrod pa ne le, da nam omogoča izvrstno časovno ločljivost in praktično odsotnost kakršnegakoli šuma, hkrati so elektrode tudi izjemno natančno pozicionirane izpod rok nevrokirurgov, ki si lahko pomagajo s številnimi metodami, ki naredijo pozicioniranje še natančnejše in čim manj moteče za delovanje regij, kamor se jih vstavi (Parvizi in Kastner, 2018; Conrad idr., 2022). Če povzamemo, nam študije z iEEG dajejo dostop do aktivnosti človeških nevronov brez primere, a je vendarle dobro imeti v mislih določeno stopnjo previdnosti, ko prenašamo rezultate na neepileptično splošno populacijo.

Zaključek

Študije iEEG pri pacientih z na zdravila rezistentno epilepsijo ponujajo redek vpogled v delovanje spomina na ravni posameznih nevronov, kar ni mogoče z neinvazivnimi metodami. Kljub omejitvam, kot so majhni vzorci in specifičnost populacije, so ti podatki ključni za razumevanje nevropsiholoških osnov semantičnega, epizodičnega in prostorskega spomina. Konceptni, časovni in prostorski nevroni potrjujejo, da so naši spomini semantično kompleksne in časovno ter prostorsko usklajene reprezentacije.

Koncepti nevroni se kontekstno neodvisno odzivajo na koncepte, ne glede na to v kakšni modaliteti so prikazani, kar omogoča integriranost našega spomina (Quiroga, 2019). Koncepte iz različnih semantičnih kategorij tudi procesiramo drugače, na primer, živali procesiramo tudi s pomočjo nevronov v amigdali, kar kaže na evolucijsko pomembno kategorizacijo spomina (Mormann idr., 2011). Ni pa le evolucijska pomembnost to, kar nam omogoča pomembnejše koncepte reprezentirati drugače. Ključna je njihova relevantnost za posameznika (na primer, verjetneje imamo močno razvite konceptne celice za naše družinske člane kot pa za manj znane slavne osebe) ali pa za družbene okoliščine, v katerih se je posameznih nedavno nahajal (na primer, za protagoniste nedavnih družbeno odmevnih dogajanj imamo bolj aktivirajoče konceptne celice) (Rey idr., 2015).

Časovni nevroni nam razvrščajo dogodke v časovno sosledje, kar daje strukturo in umeščenost našim epizodičnim spominom (Umbach idr., 2020). Prav tako posebna skupina nevronov, ki se proži le ob sočasnem prikazu več elementov nekega spomina, omogoča, da so naši spomini koherentni in asociiativni (Kolibius idr., 2023).

Slednje omogočajo tudi prostorski nevroni, ki so odgovorni za sestavo naše spominske reprezentacije prostora in posledično uspešno navigiranje skozenj (Herweg idr., 2023). Njim podobna skupina nevronov pa se proži tudi ob sočasnosti informacije o identiteti in lokaciji dražljaja, tako da so naši spomini umeščeni ne le v čas, temveč tudi v prostor (Mackay idr., 2024).

Kognitivna psihologija se tako ne sme omejevati zgolj na preučevanje spomina na nivoju možganskih regij, saj tak pristop ne uspe zajeti unikatnosti delovanja posameznih nevronov kot njegovih temeljnih gradnikov. V članku predstavljeni trenutno aktualni sklepi na tem področju kažejo prav na to: aktivnost posameznih nevronov omogoča delovanje spomina kot celote.

Viri in literatura

Bodamer, Joachim. (1947). Die Prosop-Agnosie. Archiv für Psychiatrie und Zeitschrift für Neurologie, 179, 6–53. https://doi.org/10.1007/BF00352849

Conrad, E. C., Shinohara, R. T., Gugger, J. J., Revell, A. Y., Das, S., Stein, J. M., Marsh, E. D., Davis, K. A. in Litt, B. (2022). Implanting intracranial electrodes does not affect spikes or network connectivity in nearby or connected brain regions. Network Neuroscience, 1–33. https://doi.org/10.1162/netn_a_00248

Craik, F. I. M., in Lockhart, F. S. (1972). Levels of processing: A framework for memory research. Journal of Verbal Learning and Verbal Behavior, 11(6), 671–684. https://doi.org/10.1016/s0022-5371(72)80001-x

Fisher, R. S., Acevedo, C., Arzimanoglou, A., Bogacz, A., Cross, J. H., Elger, C. E., Engel, J., Forsgren, L., French, J. A., Glynn, M., Hesdorffer, D. C., Lee, B. I., Mathern, G. W., Moshé, S. L., Perucca, E., Scheffer, I. E., Tomson, T., Watanabe, M. in Wiebe, S. (2014). ILAE official report: a practical clinical definition of epilepsy. Epilepsia, 55(4), 475–482. https://doi.org/10.1111/epi.12550

Fisher, R. S., Boas, W. van E., Blume, W., Elger, C., Genton, P., Lee, P. in Engel, J. (2005). Epileptic seizures and epilepsy: definitions proposed by the International League Against Epilepsy (ILAE) and the International Bureau for Epilepsy (IBE). Epilepsia, 46(4), 470–472. https://doi.org/10.1111/j.0013-9580.2005.66104.x

Fisher, R. S., Cross, J. H., French, J. A., Higurashi, N., Hirsch, E., Jansen, F. E., Lagae, L., Moshé, S. L., Peltola, J., Roulet Perez, E., Scheffer, I. E. in Zuberi, S. M. (2017). Operational classification of seizure types by the International League Against Epilepsy: position paper of the ILAE commission for classification and terminology. Epilepsia, 58(4), 522–530. https://doi.org/10.1111/epi.13670

Hermes, D. in Miller, K. J. (2020). iEEG: Dura-lining electrodes. Handbook of Clinical Neurology, 263–277. https://doi.org/10.1016/b978-0-444-63934-9.00019-6

Herweg, N. A., Kunz, L., Schonhaut, D., Brandt, A., Wanda, P. A., Sharan, A. D., Sperling, M. R., Schulze-Bonhage, A. in Kahana, M. J. (2023). A learned map for places and concepts in the human medial temporal lobe. Journal of Neuroscience, 43(19), 3538–3547. https://doi.org/10.1523/jneurosci.0181-22.2023

Johnson, E. L., in Knight, R. T. (2014). Intracranial recordings and human memory. Current Opinion in Neurobiology, 31, 18–25. https://doi.org/10.1016/j.conb.2014.07.021

Kolibius, L. D., Roux, F., Parish, G., Ter Wal, M., Van Der Plas, M., Chelvarajah, R., Sawlani, V., Rollings, D. T., Lang, J. D., Gollwitzer, S., Walther, K., Hopfengärtner, R., Kreiselmeyer, G., Hamer, H., Staresina, B. P., Wimber, M., Bowman, H. in Hanslmayr, S. (2023). Hippocampal neurons code individual episodic memories in humans. Nat Hum Behav 7, 1968–1979. https://doi.org/10.1038/s41562-023-01706-6

Kwan, P., Schachter, S. C. in Brodie, M. J. (2011). Drug-resistant epilepsy. New England Journal of Medicine, 365(10), 919–926. https://doi.org/10.1056/nejmra1004418

Mackay, S., Reber, T. P., Bausch, M., Boström, J., Elger, C. E. in Mormann, F. (2024). Concept and location neurons in the human brain provide the “what” and “where” in memory formation. Nature Communications, 15(1), 1–9. https://doi.org/10.1038/s41467-024-52295-5

Maguire, E. A., Gadian, D. G., Johnsrude, I. S., Good, C. D., Ashburner, J., Frackowiak, R. S. J. in Frith, C. D. (2000). Navigation-related structural change in the hippocampi of taxi drivers. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(8), 4398–4403. https://doi.org/10.1073/pnas.070039597

Maidenbaum, S., Patel, A., Stein, E. in Jacobs, J. (2019). Spatial memory rehabilitation in virtual reality – extending findings from epilepsy patients to the general population. 2019 International Conference on Virtual Rehabilitation (ICVR), 1–7. https://doi.org/10.1109/icvr46560.2019.8994573

Mormann, F., Dubois, J., Kornblith, S., Milosavljevic, M., Cerf, M., Ison, M., Tsuchiya, N., Kraskov, A., Quiroga, R. Q., Adolphs, R., Fried, I. in Koch, C. (2011). A category-specific response to animals in the right human amygdala. Nature Neuroscience, 14(10), 1247–1249. https://doi.org/10.1038/nn.2899

O’Keefe, J. in Dostrovsky, J. (1971). The hippocampus as a spatial map. Preliminary evidence from unit activity in the freely-moving rat. Brain research, 34(1), 171–175. https://doi.org/10.1016/0006-8993(71)90358-1

Parvizi, J. in Kastner, S. (2018). promises and limitations of human intracranial electroencephalography. Nature Neuroscience, 21(4), 474–483. https://doi.org/10.1038/s41593-018-0108-2

Phillips, K. H. T., Patterson, K., Butler, C. R., Woodberry, E., Lambon, M. A. in Cope, T. E. (2024). does epilepsy differentially affect different types of memory? Seizure, 121, 217–225. https://doi.org/10.1016/j.seizure.2024.08.020

Quiroga, R. Q., Reddy, L., Kreiman, G., Koch, C. in Fried, I. (2005). invariant visual representation by single neurons in the human brain. Nature, 435(7045), 1102–1107. https://doi.org/10.1038/nature03687

Quiroga, R. Q. (2019). Plugging in to human memory: advantages, challenges, and insights from human single-neuron recordings. Cell, 179(5), 1015–1032. https://doi.org/10.1016/j.cell.2019.10.016

Rey, H. G., Ison, M. J., Pedreira, C., Valentin, A., Alarcon, G., Selway, R., Richardson, M. P. in Quian Quiroga, R. (2015). Single-cell recordings in the human medial temporal lobe. Journal of Anatomy, 227(4), 394–408. https://doi.org/10.1111/joa.12228

Rutishauser, U., Reddy, L., Mormann, F. in Sarnthein, J. (2020). The architecture of human memory: insights from human single-neuron recordings. The Journal of Neuroscience, 41, 883–890. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1648-20.2020

Scoville, W. B., in Milner, B. (2000). loss of recent memory after bilateral hippocampal lesions. (Izvirno objavljeno 1957). The Journal of Neuropsychiatry and Clinical Neurosciences, 12(1), 103–113. https://doi.org/10.1176/jnp.12.1.103

Sherman, B. E., Turk-Browne, N. B., in Goldfarb, E. V. (2024). Multiple memory subsystems: reconsidering memory in the mind and brain. Perspectives on Psychological Science, 19(1), 103–125. https://doi.org/10.1177/17456916231179146

Svetovna zdravstvena organizacija. (2024). Mednarodna klasifikacija bolezni, 11. revizija (ICD-11). Pridobljeno 12. maja 2025 s spletne strani https://icd.who.int

Tang, F., Hartz, A. M. S. in Bauer, B. (2017). Drug-resistant epilepsy: multiple hypotheses, few answers. Frontiers in Neurology, 8. https://doi.org/10.3389/fneur.2017.00301

Tedrus, G. M. A. S. in Lange, L. A. (2021). Memory complaints, clinical aspects, and self-esteem in adult people with epilepsy. Dementia & Neuropsychologia, 15(3), 357–360. https://doi.org/10.1590/1980-57642021dn15-030007

Tulving, E. (1972). Episodic and semantic memory. V E. Tulving in W. Donaldson (ur.), Organization of Memory (str. 381–403). Academic Press.

Umbach, G., Kantak, P., Jacobs, J., Kahana, M., Pfeiffer, B. E., Sperling, M. in Lega, B. (2020). Time cells in the human hippocampus and entorhinal cortex support episodic memory. Proceedings of the National Academy of Sciences, 117(45), 28463–28474. https://doi.org/10.1073/pnas.2013250117 Weiss, S. A., Sperling, M. R., Engel, J. in Staba, R. (2024). To plan efficacious epilepsy surgery. Brain, 147(8), e55–e57. https://doi.org/10.1093/brain/awae162