Çikolata şurubu benzeri sıvı, birden fazla etkileşimli anıyı depolar

Hafızası olan tek şey hayvanlar ve elektronik cihazlar değil. Malzemeler mikroskobik yapılarında geçmiş deformasyonların anılarını saklayabilir. Yaygın bir örnek, önce katlanan, sonra açılan bir kağıt parçasındaki kıvrımdır. Bu tür hafızayı anlamak, çevrelerindeki değişikliklere öngörülebilir şekillerde yanıt veren malzemelerin tasarımına fayda sağlayabilir.

Aynı zamanda, kısa süreli ve uzun süreli anıların nasıl etkileşime girdiği ve birbirini nasıl etkilediği de dahil olmak üzere sinir bilimcilerin incelediği çeşitli bellek türleri hakkında da fikir kaynağı olabilir. Şimdi, Penn State’teki araştırmacılar, iki farklı türdeki maddi hafızanın, viskoz bir sıvı içinde asılı duran küçük parçacıkların basit bir karışımında bir arada bulunabileceğini gösterdi. Uzun ve kısa süreli hafızalar gibi, bu maddi hafızalar da etkileşim halindedir ve rekabet etmektedir.

Araştırmayı açıklayan bir makale yakın zamanda yayımlandı ve dergide editörlerin önerisi olarak vurgulandı. Fiziksel İnceleme Mektupları.

Penn State Eberly Bilim Koleji’nde fizik alanında yüksek lisans öğrencisi ve makalenin ilk yazarı Surendra Padamata, “Bilgisayarınıza bir dosya kaydettiğinizde, bu yeni bellek halihazırda orada bulunan diğer dosyaları etkilemez” dedi.

“Fakat sinirbilimde, örneğin uzun süreli belleğin, aradan geçen yıllarda kazanılan yeni kısa süreli anılardan etkilenerek zamanla değişebileceğini biliyoruz. Örneğin, ergenlik döneminde okunan bir roman basit bir hikaye gibi görünebilir. Onu daha sonra, temalarını yansıtan kişisel deneyimlerden sonra hatırlamak, ilk seferde fark edilmeyen anlam katmanlarını ortaya çıkarabilir. Bir materyalde benzer bir durum bulup bulamayacağımızı görmek için anıların bu şekilde nasıl etkileşime girdiğini düşünmekten ilham aldık.”

İki anıyı aynı anda test etme

Araştırma ekibi Brownian olmayan süspansiyonlarda hafızayı inceliyor. Çikolata şurubu veya taze beton gibi Brownian olmayan süspansiyonlar da viskoz bir sıvı içindeki nispeten büyük parçacıklardan oluşur. Parçacıklar, hareketleri Brownian hareketinden (termal olarak enerjik atomların rastgele hareketi) etkilenmeyecek kadar büyüktür, dolayısıyla parçacıkların herhangi bir hareketi deneysel tasarımlarından kaynaklanacaktır.

İlk önce süspansiyonlarının karıştırıldığı yönü hatırlayabildiklerini ve ileri geri sallandığında parçacıkların süspansiyonunun ne kadar kuvvetli sallandığını, yani genliğini hatırladığını gösterdiler.

Padamata, “Bu anıların her biri kendi başına incelendi” dedi. “Yani, yeni deneylerimizde, önce karışımı karıştırdık, bir yön hafızası oluşturduk, sonra da hafızaların nasıl etkileşime girdiğini görmek için karışımı değişen yoğunluklarda ileri geri salladık.”

Sallanma silmeye başladığında

Ekip, daha düşük sallanma yoğunluklarında karışımın, genlik hafızasına ek olarak karıştırma yönü hafızasını da koruduğunu buldu; aslında iki hafıza, aynı malzemeyi aynı anda işgal edebilir. Ancak sallanma yoğunlaştıkça yön hafızası zayıfladı ve sonunda silindi.

Padamata, “Belirli bir yoğunluk eşiğinde sallanma, süspansiyondaki tüm yön hafızasını tamamen silerek onu mükemmel bir simetrik duruma geri döndürüyor, ancak bu eşiğin ötesinde sallanmanın kendisi yeni bir yön hafızası yazmaya başlıyor” dedi.

“Bu modelin biyolojik hafızaya ve potansiyel olarak jeofizik süreçlere nasıl bilgi verebileceğiyle ilgileniyoruz. Sıcaklık ve titreşimlerdeki değişiklikler, örneğin deprem ve obruk riskini etkileyen kayadaki hafızaları aktarabilir. Bu hafızaları silmenin ve riski azaltmanın veya daha iyi tahmin modelleri oluşturmanın bir yolunu bulmak mümkün olabilir.”

Düzensizlik için daha geniş bir kural

Araştırmacılar, anılar arasındaki rekabetin, parçacıklar arasındaki karşılaşmalar çok fazla olduğunda meydana gelebileceğini, oysa daha küçük sallanma hareketlerinde bu karşılaşmaların nadir olabileceğini öne sürdü. Ancak bu detay sıvı içinde asılı parçacıklara özgü olabilir ve parçacıkların sıvıya oranına bağlıdır. Komşu parçacıkların her zaman temas halinde olduğu katı malzemelerde de benzer hafıza olayları gözlemlenmiştir.

Penn State’de fizik doçenti ve araştırma ekibinin lideri Nathan Keim, “Yönelimli hafıza ve genlik hafızasının benzer bir kombinasyonu, çok farklı mikroskobik fiziğe sahip yumuşak camlarda ve granüler ambalajlarda görülüyor” dedi.

“Bu, düzensiz maddenin karıştırma veya sallanma gibi basit koşullar altında nasıl davrandığına ve neden sınırlı bir hafıza kapasitesine sahip olduklarına dair genel bir prensibin olabileceğini öne sürüyor.”