Die Studie untersucht während des Schlafs das Gehirn, um zu zeigen, wie Erinnerungen gespeichert werden

Die Studie untersucht während des Schlafs das Gehirn, um zu zeigen, wie Erinnerungen gespeichert werden

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Eine neue Studie blickt tief in das Gehirn, wo früheres Lernen während des Schlafs reaktiviert wurde, was zu einem verbesserten Gedächtnis führte.

Neurowissenschaftler der Northwestern University haben sich mit Klinikern des Epilepsiezentrums der Universität von Chicago zusammengetan, um die elektrische Aktivität des Gehirns bei fünf Patienten des Zentrums als Reaktion auf Geräusche zu untersuchen, die vom Forschungsteam als Teil einer Lernübung verabreicht wurden.

Den fünf Patienten, die sich freiwillig zur Teilnahme an der Studie bereit erklärten, wurden Elektrodensonden in das Gehirn implantiert, um mögliche Behandlungen für ihre Anfallsleiden zu untersuchen.

Während frühere Studien EEG-Aufzeichnungen verwendet haben, die von Elektroden am Kopf aufgenommen wurden, um die Gedächtnisverarbeitung während des Schlafs zu messen, ist dies die erste Studie, die eine solche elektrische Aktivität aus dem Inneren des Gehirns aufzeichnet.

Die Studie ergab, dass die Teilnehmer ihre Leistung in einem Erinnerungstest am nächsten Morgen deutlich verbesserten. Die abgebildete Gehirnaktivität ermöglichte es den Forschern, einen großen Schritt nach vorne zu machen, um zu verstehen, wie die Gedächtnisspeicherung funktioniert, indem visuelle Daten bereitgestellt wurden, die die Bereiche des Gehirns identifizierten, die am Prozess der nächtlichen Gedächtnisspeicherung beteiligt waren.

Obwohl die Anzahl der untersuchten Patienten notwendigerweise gering war, waren starke Schlussfolgerungen möglich, da alle fünf Patienten die gleichen Muster der Verbesserung des Gedächtnisses und der elektrischen Aktivität zeigten.

„Wir untersuchen, wie Menschen es schaffen, sich an die Dinge zu erinnern, die sie gelernt haben, anstatt sie zu vergessen“, sagte Ken Paller, Direktor des Cognitive Neuroscience Program bei Northwestern und leitender Forscher der Studie. „Unserer Ansicht nach trägt Schlaf zu dieser Fähigkeit bei.“

Paller ist Professor für Psychologie und Inhaber des James-Padilla-Lehrstuhls für Kunst und Wissenschaft am Weinberg College of Arts and Sciences in Northwestern.

Zu den Studienmitarbeitern gehören Forscher für Neurologie und neurologische Chirurgie an der University of Chicago sowie Psychologieforscher an der Northwestern University, der University of Michigan und dem Middlebury College (Vermont).

Das Papier „Elektrophysiologische Marker der Gedächtniskonsolidierung im menschlichen Gehirn, wenn Erinnerungen während des Schlafs reaktiviert werden“, wurde heute (24. Oktober) in den Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Wie die Studie durchgeführt wurde

Eines Nachts, während jeder Patient in einem Krankenhauszimmer schlief, zeichnete das Team elektrophysiologische Reaktionen auf 10-20 Geräusche auf, die wiederholt dargeboten wurden. Alle Geräusche wurden sehr leise abgespielt, um eine Erregung zu vermeiden. Die Hälfte der Geräusche war mit Objekten und ihren genauen räumlichen Positionen verbunden, die die Patienten vor dem Schlafengehen mit einem Laptop-Computer lernten, wie z. B. das Klirren von Autoschlüsseln, um sich an ihre Position zu erinnern.

Nach dem Schlaf fanden die Forscher systematische Verbesserungen beim räumlichen Erinnern, indem sie Ergebnisse aus früheren Studien mit EEG-Aufzeichnungen von der Kopfhaut replizierten. Die Patienten zeigten die erinnerten Orte genauer auf dem Laptopbildschirm an.

Die neuen Daten von den implantierten Gehirnelektroden zeigten, dass Objektgeräusche, die während des Schlafs präsentiert wurden, eine erhöhte Schwingungsaktivität hervorriefen, einschließlich Erhöhungen der Theta-, Sigma- und Gamma-EEG-Bänder.

Das Vorhandensein einer elektrophysiologischen Aktivität im Hippocampus und im angrenzenden medialen temporalen Bereich der Großhirnrinde, wenn die Geräusche während des Schlafs dargeboten wurden, spiegelte die Reaktivierung und Stärkung der entsprechenden räumlichen Erinnerungen wider.

Gamma-Antworten waren konsistent mit dem Grad der Verbesserung des räumlichen Gedächtnisses verbunden, das nach dem Schlaf gezeigt wurde. Dieser elektrophysiologische Beweis führte die Forscher zu dem Schluss, dass in diesen Gehirnregionen eine schlafbasierte Verbesserung der Gedächtnisspeicherung stattfindet.

„Die orthodoxe Annahme war früher, dass solche Geräusche ausgeblendet würden, wenn Menschen schlafen“, sagte Paller. „Stattdessen ermöglichten uns diese Geräusche zu zeigen, dass Gehirnstrukturen wie der Hippocampus reagieren, wenn Erinnerungen reaktiviert werden, was uns hilft, das Wissen zu behalten, das wir gewinnen, wenn wir wach sind.

„Manchmal scheint das Erinnern und Vergessen willkürlich. Wir können uns an irrelevante Details erinnern, während wir vergessen, woran wir uns am meisten erinnern möchten. Die neue Antwort auf dieses langjährige Rätsel, die durch diese Forschung hervorgehoben wird, ist, dass Erinnerungen im Schlaf wieder aufgegriffen werden, auch wenn wir aufwachen, ohne zu wissen, dass es passiert ist“, sagte Paller.

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