Lidská paměť pracuje v "kvantech". Jak se to dá zjistit? Teleportací potkanů.

Usnout v autobuse se vřele nedoporučuje. Zvlášť když nemáte v úmyslu vystupovat až na konečné. Člověk vyrazí z pražského Jižáku do Říčan, jen trochu si klimbne a probudí se na Sázavě nebo v Uhlířských Janovicích. A i když se náhodou probere ze snu včas, čeká ho stejně nepříjemná chvilka. V prvních chvílích má intenzivní, leč zcela mylný pocit, že se probouzí doma v pohodlném ušáku u televize. A místo toho procitá … Kde vlastně? Moment trvá, než zjistí, kde opravdu je.

Podobné zmatečné situace jsou sice nepříjemné, ale mohou nám prozradit, jak funguje naše paměť. Ačkoli máme v hlavě pocit naprostého guláše, naše vzpomínky – jedna na útulný domov a druhá na nehostinný interiér autobusu – se v mozku nemíchají. Mozek nakládá s každou vzpomínkou přísně odděleně, jako kdyby manipuloval s dvěma podkritickými množstvími jaderného materiálu, jenž po smíchání hrozí zahořet neřízenou řetězovou reakcí.

Jak se dá něco takového, jako je "nemíchání myšlenek", vůbec zjistit? Chce to laboratorní potkany, speciální "ubikace" pro tyto hlodavce, zařízení schopné zaznamenávat aktivitu nervových buněk v mozku a v neposlední řadě dobrý nápad a hodně umu a trpělivosti. Vše potřebné dal dohromady český neurofyziolog Karel Ježek z Fyziologického ústavu Akademie věd v laboratoři Edvarda Mosera na Kavliho institutu pro systémové neurovědy na universitě v Trondheimu. Výsledky pokusu, v kterém česko-norský tým prokázal "teleportací" laboratorních potkanů "kvantovou" povahu paměti, zveřejnil prestižní vědecký týdeník Nature (Ježek et al.: Theta-paced flickering between place-cell maps in the hippocampus. Nature, doi: 10.1038/nature10439).

Ježek a spol. samozřejmě potkany neteleportovali. Ale potkani ten pocit určitě měli a museli si připadat jako ve Star Treku. Vědci přivykli zvířata na pobyt v kleci, kterou bylo možné osvítit různými způsoby. Potkani chodili do klece osvícené světelným vzorem A a pak navštěvovali tutéž klec osvícenou odlišným vzorem B. Badatelé přitom snímali potkanům aktivitu neuronů v části mozku zvané hipokampus, která sehrává významnou roli při ukládání informací do paměti. Potkani se nechali ošálit a vnímali odlišně osvětlenou klec jako dvě různá místa. Bylo to jasné z aktivity neuronů v jejich hipokampu. Snímací aparatury zaznamenaly u potkana v kleci s osvětlením A jiné "souhvězdí" aktivních neuronů, než když zvíře vlezlo do téže klece nasvícené osvětlením vzoru B.

V té chvíli byli potkani připravení na teleportaci. Vědci pustili potkana do klece s osvětlením typu A a to naráz přepnuli na osvětlení typu B. Potkana jako kdyby někdo v mžiku přestěhoval z jedné virtuální klece do druhé. Zvíře se ocitlo ve stejné situaci jako spáč, který se probudil v autobuse na cestě z Říčan do Mukařova v přesvědčení, že dřepí doma před televizí. Na rozdíl od zmatku v hlavě cestujícího lze "guláš" v mozku "teleportovaného" potkana zobrazit a sledovat.

Zdravý selský rozum nás svádí k představě, že se v hipokampu zmateného potkana navzájem "slijí" obě "souhvězdí" aktivních neuronů typická pro klec s osvětlením typu A a typu B. Jenže žádné takové "hybridní souhvězdí" se v neuronech potkaního hipokampu nerozsvítilo. Mozek zběsile přepínal z jednoho vzoru na druhý. Chvilku svítilo v mozku jedno "souhvězdí" aktivních nervových buněk, aby bylo v vzápětí vystřídáno druhým "souhvězdím". Nakonec se hipokampus "chytil" reality a potkan si uvědomil, že se "přestěhoval". Zvíře už bylo zase v obraze.

Zajímavé je, že přepínání mezi oběma stavy mozku probíhá s frekvencí 8 až 9 Hertz. Mozek je tedy schopen střídat vzpomínky asi osmkrát za sekundu. Nebo, chceme-li, mozek se dokáže zabývat jednou vzpomínkou asi osminu sekundy. To představuje jakousi "základní porci" paměti. Vzpomínky nelze drobit do nekonečna. Mozek s nimi pracuje v jasně určených "balíčcích" trvajících asi 0,125 sekundy. Trochu to připomíná fyzikální povahu světla, které také nelze donekonečna "drobit". I světlo má svou nejmenší možnou porci, jíž se říká kvantum.

Objev "kvantového" nebo "porcovaného" charakteru paměti je bezesporu úžasná věc. A jako každý správný objev nám umožňuje chápat v širších souvislostech fenomény, které jsme dříve pozorovali, věděli jsme o jejich existenci, ale dost dobře jsme netušili, k čemu jsou dobré.

Při sledování aktivity mozku pomocí elektroencefalografu patří k nejvýznamnějším pozorovaným rytmům tzv. theta vlny. Ty mají frekvenci 8 až 9 Hertz. Díky Karlu Ježkovi a jeho norským kolegům teď víme, že tento rytmus aktivity dovoluje mozku osmkrát za sekundu porovnat informace přicházející do mozku s informacemi, jež máme uložené v paměti. Osmkrát za sekundu se našemu mozku nabízí příležitost ke korekci případných nepřesnosti. Theta-vlny nám umožní, abychom si například poměrně rychle uvědomili, že nesedíme doma v obýváku, ale v autobuse. Obvykle to zvládneme dřív, než se vedle sedící nic netušící cestující stačíme zeptat: "Tak mámo, co bude dneska k večeři?"

Kolikrát za den si každý z nás říká: "Sním či bdím?" nebo "Štípněte mě, to se mi snad zdá!" Díky Karlu Ježkovi, "teleportovaným" potkanům a objevu "kvantového" charakteru paměti si můžeme být jisti, že se náš mozek v té chvíli ze všech sil pere pomocí theta-vln o to, aby nás zase vrátil do reality. To, že se nám to vždycky nedaří, nevyvrací závěry studie z Nature. Spíše to dokazuje, že těch "krutých procitání" servírujeme svým mozkům příliš často až příliš velké porce.