Die Neurowissenschaft der Bildung neuer Erinnerungen

Quelle: Vladgrain / Shutterstock

In einer bahnbrechenden Entdeckung hat ein internationales Team von Neurowissenschaftlern herausgefunden, wie einzelne Neuronen im Gehirn bei der Bildung eines neuen Gedächtnisses unterschiedlich feuern. Dies ist das erste Mal, dass Neurowissenschaftler herausgefunden haben, wie Erinnerungen gebildet werden und neues Lernen durch einzelne Neuronen stattfindet.

Die Juli-2015-Studie "Rapid Encoding of New Memories durch einzelne Neuronen im menschlichen Gehirn" wurde in der Zeitschrift Neuron veröffentlicht . Diese Studie zeigt, wie Neuronen ihre Feuereigenschaften genau in dem Moment verändern, in dem jemand eine neue Erinnerung formt und die Einzelneuronen-Grundlage der menschlichen Gedächtnisbildung aufdeckt.

Die neue Studie ist eine Zusammenarbeit zwischen Dr. Matias Ison und Professor Rodrigo Quian Quiroga an der Universität von Leicester und Itzhak Fried, MD, Ph.D., vom UCLA Medical Center, der ein Neurochirurg und Senior Co-Autor der Studie ist.

Genauer gesagt entdeckten die Forscher, dass einzelne Neuronen in einer Gehirnregion, die als medialer Temporallappen (MTL) bezeichnet werden, eine Schlüsselrolle in unserer Fähigkeit spielen, sofort neue Erinnerungen über Lebensereignisse und -erfahrungen zu bilden.

• Wenn das Schlimmste passiert
• Die Neurowissenschaft der Erinnerung an alte Erinnerungen
• Anosognosie, Psychopathie und das Gewissen
• Die Übung zur Gewohnheit machen verhindert den altersbedingten "Brain Drain"
• The Judy Fund: Kampf um die Erinnerungen zu halten

Die MTL beinhaltet ein System verwandter Gehirnstrukturen, die für deklarative oder "explizite" Erinnerungen essentiell sind, die die bewussten Erinnerungen an Fakten und Ereignisse sind. Das MTL-System besteht aus der Hippocampus-Region sowie den angrenzenden perirhinalen, entorhinalen und parahippocampalen Cortices.

Für diese Studie erfassten die Forscher die Aktivität von mehr als 600 einzelnen Neuronen mit Elektroden, die im medialen Temporallappen von 14 epileptischen Patienten mit schwerer Epilepsie implantiert wurden. Die Neurowissenschaftler waren in der Lage, einzelne Neuronen in der MTL während des Lernprozesses und der Bildung neuer Erinnerungen zu verfolgen und aufzuzeichnen.

Wie könnte das "Jennifer Aniston Neuron" die Hirnforschung revolutionieren?

In einer Verdrehung aus Hollywood identifizierten Mitglieder des Teams zuvor, was sie das "Jennifer Aniston Neuron" prägten, das darstellte, wie das Abfeuern eines einzelnen mit einem Bild verbundenen Neurons mit der Gedächtnisbildung zusammenhing. In der aktuellen Studie konnte das Team ihre Hypothesen beweisen, indem es zeigte, wie neue Erinnerungen mit anderen Bildern von Prominenten gepaart mit ikonischen Wahrzeichen entstehen.

• Angst kann schneller altern
• Heart Health in Midlife und Alzheimer-Krankheit
• Beeinflussen Gene die Persönlichkeit?
• Wie mild ist "leichte kognitive Beeinträchtigung"?
• Hat das Kleinhirn feinfühlig komplexe zerebrale Funktionen?

Wenn man Clint Eastwood und den Schiefen Turm von Pisa zusammen sieht, entsteht sofort eine neue Erinnerung.

Quelle: Mit freundlicher Genehmigung der University of Leicester

In der ersten Phase des Experiments betrachteten Testpersonen Bilder von Menschen, wie Familienmitgliedern und berühmten Schauspielern oder Sportlern. Sie sahen auch separate freistehende Bilder von berühmten Sehenswürdigkeiten wie dem Eiffelturm oder dem Weißen Haus. Dann sahen sie ein zusammengesetztes Bild, das eine zuvor gesehene Person mit einem der Orientierungspunkte auf demselben Foto enthielt. Die Paarung einer Person mit einem Orientierungspunkt sollte die Erfahrung des Treffens einer Person an einem bestimmten Ort nachahmen.

Die Neurowissenschaftler entdeckten, dass das gleiche Neuron, das für ein Bild feuert (Jennifer Aniston), auch sofort für ein anderes Bild (zB Eiffelturm) feuern würde, wenn der Studienteilnehmerin ein Bild von Jennifer Aniston vor dem Eiffelturm gezeigt wurde. Dasselbe würde passieren, wenn Testpersonen ein Bild von Clint Eastwood vor dem Schiefen Turm von Pisa sehen würden, usw.

Die Forscher waren überrascht, dass diese Veränderungen im neuronalen Feuern genau zum Zeitpunkt des Lernens auftraten und dass die Erinnerungen nach einer einzigen Betrachtung eines Fotos fest verdrahtet werden konnten. Diese Ergebnisse zeigen zuvor verborgene Hinweise darauf, wie Cluster von Neuronen einzeln arbeiten, um verwandte Konzepte zu kodieren und neue Erinnerungen zu bilden.

Quelle: Leigh Prather / Shutterstock

In einer Pressemitteilung erklärt Rodrigo Quian Quiroga, Leiter des Center for Systems Neuroscience an der University of Leicester: "Das bemerkenswerte Ergebnis war, dass die Neuronen ihre Zündeigenschaften genau zu dem Zeitpunkt änderten, als die Probanden die neuen Erinnerungen bildeten – das anfängliche Neuron Jennifer Aniston fing an, auf den Eiffelturm zu schießen, als das Thema anfing, sich an diesen Verband zu erinnern. "

"Die erstaunliche Tatsache war, dass diese Veränderungen dramatisch waren und genau im Moment des Lernens stattfanden, selbst nach einer Prüfung", fügte Ison hinzu. "Die Entstehung von Assoziationen zwischen Konzepten nach einem einzigen Versuch, verbunden mit schnellen neuralen Aktivitätsänderungen, erwies sich als ideal für die Schaffung neuer episodischer Erinnerungen."

Schlussfolgerung: Das Verständnis der Gedächtnisbildung hat weitreichende Auswirkungen

Die Studie legt nahe, dass die Lernerfahrung auf Veränderungen einzelner Nervenzellen im Gehirn zurückzuführen ist. Die Forscher konnten zeigen, dass ein einzelnes Neuron sowohl die Erinnerung an die Person als auch den Ort kodiert, wenn beide zusammen gezeigt werden. Dies bildet eine neue Erinnerung an eine Person und einen Ort, die miteinander verbunden sind.

Ein besseres Verständnis dafür, wie neue Erinnerungen entstehen, schafft aufregende neue Möglichkeiten für die Neurowissenschaft. Die Forscher sind optimistisch, dass diese Erkenntnisse eines Tages das Leben von neurologischen Patienten mit Demenz oder Gedächtnisstörungen, wie bei Alzheimer-Krankheit, Schädel-Hirn-Trauma oder Epilepsie, verbessern könnten.

Ison schloss: "Ein besseres Verständnis davon, wie Neuronenverbände Lernen und Gedächtnis repräsentieren, könnte zu neuen Ideen über unser Gedächtnis führen und darüber, wie sich diese bei Patienten mit bestimmten neurologischen Störungen verschlechtern könnten."

In zukünftigen Studien werden die Forscher untersuchen, warum einige scheinbar verwandte Konzepte in Langzeitgedächtnissen konsolidiert werden, während andere vergessen werden. Sie werden auch untersuchen, ob es möglich ist, spezifische Erinnerungen oder erlernte Assoziationen durch Stimulation bestimmter Neuronen zu gewinnen. Bleib dran!

Um zu sehen, wie Rodrigo Quian Quiroga seine Forschung beschreibt, sehen Sie sich dieses Video an:

Wenn du mehr zu diesem Thema lesen möchtest, schau dir meine Blog-Einträge von Psychology Today an :

• "Neue Hinweise auf die innere Funktionsweise des Bewusstseins"
• "Warum erwecken die Lieder aus deiner Vergangenheit solche lebendigen Erinnerungen?"
• "Brain Bursts verbessern das Lernen und Gedächtnis"
• "Power Naps helfen Ihrem Hippocampus, Erinnerungen zu festigen"
• "Die mysteriöse Neurowissenschaft des Lernens automatischer Fähigkeiten"
• "Wie erinnert sich das Gehirn an die Orte deiner Vergangenheit?"
• "Haben Sie einen Schnappschuss und eine Erinnerung an die Zwillingstürme?"
• "Die Rückkehr zu einem unveränderten Ort zeigt, wie Sie sich verändert haben"
• "Die Neurowissenschaft des Wissens ohne zu wissen"

© Christopher Bergland 2015. Alle Rechte vorbehalten.

Folge mir auf Twitter @ckbergland für Updates zu den Blog-Beiträgen des Athleten .

Der Athlet's Way ® ist eine eingetragene Marke von Christopher Bergland.