Wie groß ist dein Hippocampus? Ist es wichtig? Ja und nein.

Hippocampus in rot.

Quelle: Wikimedia / Biowissenschaftsdatenbank

Der Hippocampus erhielt seinen Namen, weil er der Form eines Seepferdchens ähnelt. Hippocampus kommt von den griechischen Flusspferden "Pferd" und Kampos , "Seeungeheuer". Menschen haben zwei Hippocampi, einen in der linken Hemisphäre des Gehirns, und einen in der rechten Hemisphäre. Der Hippocampus spielt eine wichtige Rolle bei der Konsolidierung des Lernens vom Kurzzeitgedächtnis zum Langzeitgedächtnis und in der räumlichen Navigation.

Vor 15 Jahren identifizierten Neurowissenschaftler, dass professionelle Taxifahrer in London einen größeren Hippocampus hatten, der mit ihrer Fähigkeit verbunden war, 25.000 komplexe Stadtstraßen aus dem Gedächtnis zu navigieren. Im Jahr 2011, eine Follow-up-Studie, "Acquiring" das Wissen von Londons Layout Drives Strukturelle Gehirn Veränderungen, identifiziert spezifische strukturelle Veränderungen in der Hippokampus Volumen der Londoner Taxifahrer, die "das Wissen." Diejenigen, die sich für London qualifiziert Taxifahrer hatten eine selektive Zunahme des Volumens der grauen Substanz (GM) in ihrem hinteren Hippocampus.

Kann die Spatial Navigation die Größe Ihres Hippocampus verändern?

Londoner Taxifahrer haben größere Hippocampi.

Quelle: Talkandroid / Zur Wiederverwendung gekennzeichnet

Forscher an der Carnegie Mellon University (CMU) wollten herausfinden, ob die Erfahrung des Londons komplexen Straßensystems Veränderungen der hippokampalen Größe oder umgekehrt die Korrelation die Tatsache widerspiegelte, dass nur Menschen mit einem größeren Hippocampus zu Beginn der Studie waren prädisponiert, um lizenzierte Taxifahrer erfolgreich zu sein.

In ihrer neuen Studie konnten die Forscher von Carnegie Mellon feststellen, dass das Lernen und Üben von detaillierten Navigationsinformationen tatsächlich zu Veränderungen der Hippocampusgröße führt. Aber das ist nur die halbe Geschichte. Die strukturellen Veränderungen in der Hippokampusgröße waren auch mit einer Veränderung funktioneller Veränderungen in Bezug auf die Konnektivität des Hippocampus und dessen Fähigkeit, mit anderen Hirnregionen zu kommunizieren oder sich zu "synchronisieren", verbunden.

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Die im Oktober 2015 veröffentlichte Arbeit "Strukturelle und funktionelle Neuroplastizität beim menschlichen Lernen von räumlichen Routen" wurde in der Zeitschrift NeuroImage veröffentlicht . In dieser Studie haben Timothy Keller und Marcel Just herausgefunden, dass ein kurzes Training der räumlichen Navigation das Gehirngewebe einer Person verändert und verbessert, wie dieses veränderte Gewebe mit anderen Gehirnbereichen kommuniziert, die an der räumlichen Navigation beteiligt sind.

Diese bahnbrechende Entdeckung stellt eine kritische Verbindung zwischen der strukturellen Größe und der funktionellen Konnektivität von Gehirnveränderungen her, die während des räumlichen Lernens im Hippocampus auftreten. Wichtig ist, dass diese Studie auch zeigt, dass die Veränderungen des Gehirns im Zusammenhang mit räumlichem Lernen damit zusammenhängen, wie die neurale Aktivität die Kommunikation zwischen dem Hippocampus und anderen für die Navigation notwendigen Regionen synchronisiert.

In einer Pressemitteilung sagte Tim Keller, leitender Wissenschaftler an der CMU-Abteilung für Psychologie und Zentrum für kognitive Gehirnbildgebung (CCBI),

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"Es ist seit langem bekannt, dass der Hippocampus am räumlichen Lernen beteiligt ist, aber erst seit kurzem ist es möglich, Veränderungen im menschlichen Gehirngewebe zu messen, da Synapsen während des Lernens verändert werden. Unsere Ergebnisse liefern ein besseres Verständnis darüber, was die Veränderungen im Hippocampus verursacht und wie sie mit der Kommunikation in einem Netzwerk von Bereichen zusammenhängen, die mit dem Lernen und Darstellen von kognitiven Karten unserer Umwelt befasst sind. "

Um zu untersuchen, wie sich der Hippocampus verändert, rekrutierten Keller und Just 28 junge Erwachsene mit wenig Erfahrung in Action-Videospielen. 45 Minuten lang spielten die Teilnehmer ein Fahrsimulationsspiel. Eine Gruppe übte zwanzig Mal auf derselben Route. Die Kontrollgruppe fuhr für die gleiche Zeit, aber auf 20 verschiedenen Routen.

Vor und nach jeder Trainingseinheit wurde das Gehirn jedes Teilnehmers mit einer neuartigen Bildgebungsmethode untersucht, die diffusionsgewichtete Bildgebung (DWI) genannt wird und die Bewegung von Wassermolekülen im Gehirn misst. Dann verwendeten die Forscher traditionelle funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT), um die Gehirnaktivität zu analysieren.

Die Forscher fanden heraus, dass die Gruppe, die dieselbe Route immer wieder praktizierte, ihre Geschwindigkeit bei der Bewältigung der Fahraufgabe mehr steigerte als die Gruppe, die auf verschiedenen Routen trainierte. Die Gruppe, die denselben Kurs wiederholt praktizierte, verbesserte auch ihre Fähigkeit, eine Sequenz von zufälligen Bildern entlang der Route zu ordnen, und konnte eine Karte erstellen, die die Route aus der Vogelperspektive darstellt.

Schlussfolgerung: Hippokampusgröße und funktionelle Konnektivität beides

Der Hippocampus ist nach "Seepferdchen" benannt.

Quelle: Wikimedia / Creative Commons

Eine wichtige Schlussfolgerung dieser Studie ist, dass nur die räumliche Lerngruppe, die dieselbe Route praktizierte, wiederholt strukturelle Gehirnveränderungen in zentralen räumlichen Lernbereichen des Hippocampus, dem linken hinteren Gyrus dentatus, zeigte.

Der andere wichtige Befund ist, dass Teilnehmer, die ihre räumliche Navigation verbesserten, auch Zunahmen in der Synchronisation von Aktivität oder funktioneller Konnektivität zwischen dem Hippocampus und anderen kortikalen Bereichen in dem Netzwerk von Gehirnregionen zeigten, die für räumliche Wahrnehmung und Navigation verantwortlich sind.

Die Menge der strukturellen und funktionellen Veränderungen im Hippocampus stand in direktem Zusammenhang mit der Menge an Verhaltensverbesserung, die jede Person bei Navigationsaufgaben zeigte. In einer Presseerklärung schloss Co-Autor Marcel Just,

"Die neue Entdeckung ist, dass mikroskopische Veränderungen im Hippocampus von schnellen Veränderungen in der Art und Weise begleitet werden, wie die Struktur mit dem Rest des Gehirns kommuniziert. Wir freuen uns, dass diese Ergebnisse zeigen, auf welche Neuverkabelung sich das Lernen beziehen könnte. Wir wissen jetzt, zumindest für diese Art von räumlichem Lernen, welcher Bereich seine Struktur verändert und wie er seine Kommunikation mit dem Rest des Gehirns verändert. "

Es scheint einen wachsenden Konsens unter den Neurowissenschaftlern zu geben, dass Veränderungen in der Gehirnmasse der grauen Substanz und der Integrität der weißen Substanz zusammenwirken, um die kognitive Funktion zu optimieren. Die graue Substanz beherbergt die Neuronen in bestimmten Hirnregionen. Weiße Materie erleichtert die Kommunikation zwischen verschiedenen Hirnregionen.

Verschiedene Studien, die den Nutzen von körperlicher Bewegung, Gehirngesundheit und kognitiver Funktion untersuchten, identifizierten die wichtige Verbindung zwischen Gehirnstruktur und funktioneller Konnektivität. Diese aktuelle Studie von Carnegie Mellon erweitert unser Verständnis der kritischen Verbindung zwischen strukturellen und funktionellen Veränderungen des Gehirns im Prozess des menschlichen Lernens und der Bedeutung von Praxis, Praxis und Praxis.

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