Geheugenonderzoekers hebben licht geworpen op een cognitieve limbo. Een nieuwe herinnering – bijvoorbeeld de naam van iemand die je net hebt ontmoet – wordt secondenlang bewaard in het zogenaamde werkgeheugen, terwijl de neuronen in je hersenen blijven vuren. Als de persoon belangrijk voor je is, zal de naam na een paar dagen in je langetermijngeheugen terechtkomen, bewaard door permanent veranderde neurale verbindingen. Maar waar gaat het heen tijdens de tussenliggende uren, wanneer het je standaard werkgeheugen heeft verlaten en nog niet is ingebed in het langetermijngeheugen?

In Science toont een onderzoeksteam aan dat herinneringen kunnen worden opgewekt uit deze limbo. Hun observaties wijzen op een nieuwe vorm van werkgeheugen, die zij prioritair langetermijngeheugen noemen, dat bestaat zonder verhoogde neurale activiteit. In overeenstemming met ander recent werk, suggereert de studie dat informatie op de een of andere manier kan worden vastgehouden tussen de synapsen die neuronen verbinden, zelfs nadat het conventionele werkgeheugen is vervaagd.

“Dit is echt een fundamentele vondst – het is als de donkere materie van het geheugen,” zegt Geoffrey Woodman, een cognitieve neurowetenschapper aan de Vanderbilt University in Nashville die niet betrokken was bij het werk. “Het is moeilijk om het echt te zien of op een duidelijke manier te meten, maar het moet er zijn. Anders zouden de dingen uit elkaar vliegen.”

Cognitief neurowetenschapper Nathan Rose en collega’s aan de Universiteit van Wisconsin (UW) in Madison lieten proefpersonen aanvankelijk kijken naar een serie dia’s waarop gezichten, woorden of stippen te zien waren die in één richting bewogen. Ze volgden de resulterende neurale activiteit met behulp van functionele magnetische resonantie imaging (fMRI) en met behulp van een algoritme voor machinaal leren toonden ze aan dat ze de hersenactiviteit konden classificeren die bij elk item hoorde. Vervolgens bekeken de proefpersonen de items in combinatie met elkaar, bijvoorbeeld een woord en een gezicht, maar werden ze getriggerd om zich op slechts één item te concentreren. In eerste instantie werden de hersensignaturen van beide items zichtbaar, zoals in deze ronde gemeten met elektro-encefalografie (EEG). Maar de neurale activiteit voor het ongecachte item daalde snel naar de basislijn, alsof het vergeten was, terwijl de EEG signatuur van het gecued item bleef, een teken dat het nog steeds in het werkgeheugen zat. Toch konden proefpersonen zich het niet-getoachte item nog steeds snel herinneren wanneer hen dat een paar seconden later werd gevraagd.

Rose, die onlangs de UW verliet voor de Universiteit van Notre Dame in South Bend, Indiana, en zijn collega’s wendden zich vervolgens tot transcraniële magnetische stimulatie (TMS), een niet-invasieve methode die snel veranderende magnetische velden gebruikt om een puls van elektrische stroom aan de hersenen af te geven. Zij lieten proefpersonen dezelfde cued geheugentaak uitvoeren en gaven vervolgens een brede TMS puls net nadat de signatuur van het niet-gecued geheugenitem was vervaagd. De neurale activiteit voor dat “vergeten” item piekte, wat aantoont dat de herinnering vanuit haar latente toestand werd gereactiveerd in het onmiddellijke bewustzijn. Wat meer is, wanneer de TMS zich rechtstreeks richtte op de hersengebieden die aanvankelijk actief waren voor het niet-getraceerde item, was de reactiveringsreactie nog sterker.

De studie gaat niet in op hoe synapsen of andere neuronale kenmerken dit tweede niveau van werkgeheugen kunnen vasthouden, of hoeveel informatie het kan opslaan. “Het is een primitieve vroege stap in het begrijpen hoe we dingen in gedachten brengen,” zegt UW cognitieve neurowetenschapper Bradley Postle, een studie co-auteur.

Woodman is het daarmee eens. “Goede studies hebben de neiging om meer vragen aan het licht te brengen dan ze beantwoorden,” zegt hij. “Dit werk doet dat absoluut.” Uiteindelijk, zegt hij, zou deze nieuwe geheugentoestand een reeks praktische implicaties kunnen hebben, van het helpen van studenten om efficiënter te leren tot het helpen van mensen met geheugengerelateerde neurologische aandoeningen zoals geheugenverlies, epilepsie en schizofrenie.

Voor meer van ons onderzoek en nieuwsberichtgeving over geheugen, bezoek onze themapagina.