Gedächtnis gebunden an gleichzeitige Aktivierung von Gehirnregionen
Wissenschaftler der University of California in Davis und des Health Science Center der University of Texas in Houston untersuchten Patienten mit Elektroden, die in ihr Gehirn implantiert wurden.
"Frühere Arbeiten konzentrierten sich jeweils auf eine Region des Gehirns", sagte Arne Ekstrom, Ph.D., Assistenzprofessor am UC Davis Center for Neuroscience.
"Unsere Ergebnisse zeigen, dass der Erinnerungsrückruf eine gleichzeitige Aktivität über Gehirnregionen hinweg beinhaltet." Ekstrom ist leitender Autor eines in der Zeitschrift veröffentlichten Papiers Naturneurowissenschaften.
Die Forscher untersuchten Patienten, die wegen eines schweren Anfalls behandelt wurden. Um den Ursprung der Anfälle bei diesen Patienten zu bestimmen, platzieren Ärzte Elektroden im Gehirn des Patienten im Schädel. Die Elektroden bleiben zur Überwachung ein bis zwei Wochen an Ort und Stelle.
Sechs solcher Patienten meldeten sich freiwillig für die Studie, während die Elektroden angebracht waren. Mit einem Laptop lernten die Patienten, eine Route durch ein virtuelles Straßenbild zu navigieren, Passagiere aufzunehmen und an bestimmte Orte zu bringen. Später wurden sie gebeten, die Routen aus dem Speicher abzurufen.
Ein korrekter Erinnerungsrückruf sei mit einer erhöhten Aktivität in mehreren verbundenen Gehirnregionen gleichzeitig verbunden, sagte Ekstrom, und nicht mit einer Aktivität in einer Region, gefolgt von einer anderen.
Die Analyse zeigte jedoch, dass der mediale Temporallappen ein wichtiger Knotenpunkt des Speichernetzwerks ist, was frühere Studien bestätigte, sagte er.
Interessanterweise waren Erinnerungen an Zeit und Ort mit unterschiedlichen Häufigkeiten der Gehirnaktivität im gesamten Netzwerk verbunden. Zum Beispiel: "Welcher Laden befindet sich neben dem Donut-Laden?" eine andere Häufigkeit von Aktivitäten auslösen als "Wo war ich um 11 Uhr?"
Die Verwendung unterschiedlicher Frequenzen könnte erklären, wie das Gehirn Elemente vergangener Ereignisse wie Zeit und Ort gleichzeitig codiert und abruft, sagte Ekstrom.
"So wie Mobiltelefone und drahtlose Geräte bei unterschiedlichen Funkfrequenzen für unterschiedliche Informationen arbeiten, schwingt das Gehirn bei unterschiedlichen Frequenzen für räumliche und zeitliche Informationen mit", sagte er.
Die Forscher hoffen, in Zukunft weiter untersuchen zu können, wie das Gehirn Informationen codiert.
Die Neurowissenschaftler analysierten ihre Ergebnisse mit der Graphentheorie, einer neuen Technik, die zur Untersuchung von Netzwerken verwendet wird und von Social-Media-Verbindungen bis hin zu Flugplänen reicht.
"Bisher hatten wir nicht genügend Daten aus verschiedenen Gehirnregionen, um die Graphentheorie zu verwenden. Diese Kombination aus mehreren Messwerten während des Speicherabrufs und der Graphentheorie ist einzigartig “, sagte Ekstrom.
Das Platzieren von Elektroden im Schädel bietet eine klarere Auflösung elektrischer Signale als externe Elektroden, was die Daten für die Untersuchung kognitiver Funktionen von unschätzbarem Wert macht, sagen die Forscher.
Experten glauben, dass die neuen Erkenntnisse wichtige Einblicke in die normalen Mechanismen des Erinnerungsrückrufs liefern. Darüber hinaus wird das gewonnene Wissen einen Rahmen für die zukünftige Untersuchung von Gedächtnisstörungen bieten.
Quelle: UC-Davis
