Infants younger than one year retain episodic memories across a nap

Decennialang hebben wetenschappers gepuzzeld over een stille mysterie van de menselijke ontwikkeling: waarom herinneren we ons bijna niets van onze vroegste jaren? Dit fenomeen, bekend als infantile amnesie (infantiele amnesie), laat de eerste twee of drie levensjaren als een blanco pagina in onze persoonlijke geschiedenis. De heersende verklaring voor deze leemte is lang geweest dat het geheugencentrum van de hersenen, de hippocampus, simpelweg te onrijp is bij baby's om unieke, gedetailleerde gebeurtenissen op te slaan. Volgens deze visie kunnen baby's wel gewoonten of algemene feiten leren door herhaling, maar kunnen ze niet de soort specifieke, moment-gebaseerde herinneringen vormen die volwassenen zich herinneren, zoals de exacte aanblik van een speeltje of de specifieke woorden die werden gebruikt om het te beschrijven. Als dit waar zou zijn, zou het onvermogen om te herinneren voortkomen uit een falen om de herinnering in de eerste plaats te coderen, in plaats van een falen om de herinnering vast te houden.

Echter, een nieuwe studie daagt deze lang gehouden aanname uit door direct naar de hersenactiviteit van baby's onder de één jaar te kijken. De onderzoekers wilden weten of deze zuigelingen daadwerkelijk gedetailleerde, specifieke herinneringen aan unieke gebeurtenissen konden vormen, en of die herinneringen een dutje konden overleven. Door elektrische signalen in de hersenen te volgen terwijl baby's onbekende objecten bekeken en bedachte woorden hoorden, ontdekte het team dat baby's van slechts negen maanden oud deze afzonderlijke stukjes informatie snel kunnen samenbinden tot één enkele, specifieke herinnering. Bovendien ontdekten zij dat het proces van het verstevigen van deze herinneringen tijdens de slaap al actief is in het eerste levensjaar, aangedreven door een precies tijdsmechanisme in de hersenen dat voorheen werd gedacht veel later te ontwikkelen.

De studie omvatte zestig zuigelingen, variërend in leeftijd van ongeveer negen maanden tot zestien maanden. De onderzoekers ontwierpen een experiment dat de baby's vereiste om aandacht te besteden aan een sequentie van gebeurtenissen die geheel nieuw voor hen waren. In de eerste fase zaten de zuigelingen op de schoot van hun ouders en keken naar een scherm terwijl ze naar geluiden luisterden. Ze kregen afbeeldingen te zien van vreemde, onbekende objecten die tot specifieike categorieën behoorden, en elk object werd gekoppeld aan een uniek, verzonnen woord. Bijvoorbeeld, een baby zag een bijzondere, kleurrijke vorm en hoorde een onzinwoord op een specifiek moment. De baby's zagen deze koppelingen tweemaal binnen een korte tijdspanne, waardoor de onderzoekers konden zien of de hersenen de verbinding tussen het specifieke object en het specifieke woord registreerden.

Na deze leerfase kregen de baby's een pauze om te dutten. Dit dutje was niet alleen een rustperiode; het was een cruciaal onderdeel van het experiment. De onderzoekers registreerden de hersengolven van de baby's tijdens de slaap om te zien wat er in hun hoofd gebeurde. Ongeveer anderhalf uur na de leersessie kwamen de baby's terug voor een test. Ze kregen dezelfde objecten opnieuw te zien, maar dit keer waren de objecten gekoppeld aan andere woorden. Sommige objecten werden gekoppeld aan het woord dat ze oorspronkelijk hadden gehoord, terwijl andere aan een woord dat bij een ander object hoorde. De onderzoekers introduceerden ook nieuwe, vergelijkbare objecten om te zien of de baby's een algemene regel over de categorieën hadden geleerd of dat ze de exacte, specifieke gebeurtenissen die ze eerder hadden gezien, zich herinnerden.

De resultaten werden onthuld via de elektrische patronen in de hersenen van de baby's. Wanneer de zuigelingen de oorspronkelijke objecten gekoppeld zagen aan de juiste woorden, reageerden hun hersenen anders dan wanneer ze dezelfde objecten gekoppeld zagen aan de verkeerde woorden. Dit verschil in hersenactiviteit bewees dat de baby's niet alleen de objecten herkenden, maar dat ze een specifieke herinnering aan de gebeurtenis hadden gevormd, waarbij de visuele vorm aan het geluid van het woord werd gekoppeld. Cruciaal was dat deze herinnering zeer specifiek was. Wanneer de baby's een nieuw object zagen dat erg leek op het oude, vertoonden hun hersenen niet dezelfde herinneringsreactie, zelfs niet als het woord hetzelfde was. Dit gaf aan dat de zuigelingen niet alleen een algemene categorieregel hadden geleerd, zoals "al deze vormen horen bij dit woord". In plaats daarvan hadden ze een precieze herinnering opgeslagen van het exacte object dat ze eerder hadden gezien.

Misschien wel de meest verrassende bevinding betrof de rol van de slaap. De onderzoekers analyseerden de hersengolven die tijdens de dutjes waren opgenomen en vonden een specifiek patroon van activiteit dat voorspelde hoe goed de baby's de gebeurtenissen later zouden herinneren. Ze observeerden dat de hersenen tijdens de slaap twee soorten ritmische golven produceerden: langzame, rollende golven en snellere, burst-achtige golven die spindels worden genoemd. Bij volwassenen en oudere kinderen is bekend dat geheugenconsolidatie plaatsvindt wanneer deze snelle activiteitsbursts perfect getimed zijn om plaats te vinden tijdens de opwaartse fase van de langzame golven. De studie vond dat deze precieze timing al plaatsvond bij de negen maanden oude zuigelingen.

De gegevens toonden een duidelijk verband tussen deze timing en de sterkte van het geheugen. De zuigelingen wiens hersenen een sterkere uitlijning vertoonden tussen de snelle bursts en de langzame golven tijdens hun dutje, waren degenen die na het ontwaken de sterkste verbetering van het geheugen lieten zien. Sterker nog, voor sommige baby's was het geheugen direct na de leersessie niet erg sterk, maar werd het aanzienlijk sterker na het dutje, mits hun hersengolven goed getimed waren. Omgekeerd hadden baby's die direct na het leren een sterk geheugen vertoonden, niet zoveel hulp nodig van het slaapmechanisme om het te behouden. Dit suggereert dat slaap een krachtig hulpmiddel is voor het versterken van herinneringen die aanvankelijk fragiel waren, en dat dit mechanisme functioneel is ruim vóór de eerste verjaardag.

Deze bevindingen dwingen tot een heroverweging van waarom infantile amnesie bestaat. Als baby's van slechts negen maanden de capaciteit hebben om specifieke, gedetailleerde gebeurtenissen snel te coderen en als hun hersenen de machinerie hebben om deze herinneringen tijdens de slaap te versterken, dan ligt het probleem niet in het feit dat ze in de eerste plaats geen herinneringen kunnen vormen. Het onvermogen om deze vroege gebeurtenissen later in het leven te herinneren, moet worden veroorzaakt door iets anders, misschien een proces dat plaatsvindt lang nadat de herinnering is gevormd, waardoor de details vervagen of ontoegankelijk worden. De studie demonstreert dat de basisbouwstenen van het menselijk geheugen — specif de mogelijkheid om vergelijkbare ervaringen te scheiden en ze snel samen te binden — aanwezig en functioneel zijn veel eerder dan voorheen werd aangenomen. De blanco pagina van de vroege kindertijd is mogelijk niet te wijten aan een gebrek aan inkt, maar aan een ander soort gum die later in het leven werkt.