Für das Gedächtnis ist Gehirn ein Netzwerk, kein Aktenschrank
"Es sind nicht nur bestimmte Regionen, sondern ein ganzes Netzwerk, das das Gedächtnis unterstützt", sagte der leitende Autor Bradley Voytek, Ph.D., Postdoktorand an der UC Berkeley am Helen Wills Neuroscience Institute.
Wissenschaftler wissen seit Jahren, dass, wenn eine Gehirnregion, die für Bewegung, Sprache oder Empfindung verantwortlich ist, geschädigt wird, andere Teile des Gehirns die Arbeit übernehmen können, häufig auch die ursprüngliche Region.
Die UC-Studien unter Verwendung der Elektroenzephalographie (EEG) und Tests mit Schlaganfallopfern zeigen, dass diese Prozesse auch zur Rettung des Gedächtnisses und der Aufmerksamkeit beitragen. Diese Ersatzregionen aktivieren jedoch nur dann Speicher, wenn dies erforderlich ist. ansonsten üben sie ihre üblichen Aufgaben aus.
"Die Ansicht war schon immer, wenn Sie Punkt A verlieren, wird Punkt B immer zur Verfügung stehen", sagte Co-Autor Dr. Robert Knight, Professor für Psychologie an der UC Berkeley und Leiter des Wills Institute. "[Diese neue Forschung] hat gezeigt, dass das nicht stimmt. Es wird tatsächlich nur eingeschaltet, wenn es benötigt wird. "
"Meistens wirkt es wie ein normales Stück Hirngewebe", fährt Knight fort. „Es tritt nur dann in den Hyperantrieb ein, wenn der schlechte Teil des Gehirns besonders herausgefordert ist, und das in weniger als einer Sekunde. Dies ist eine bemerkenswert flüssige neuronale Plastizität, aber es ist nicht der Standard "B hat für A übernommen", sondern "B wird bei Bedarf übernehmen".
In einer bestimmten Studie platzierte Voytek Elektroden auf der Kopfhaut von sechs Schlaganfallpatienten, die eine Funktion im präfrontalen Kortex verloren hatten, einer Region des Gehirns, die Aufmerksamkeit und Gedächtnis steuert. Das gleiche wurde an sechs Kontrollpersonen mit normaler präfrontaler Kortexfunktion durchgeführt.
Den Teilnehmern wurde dann eine Reihe von Bildern gezeigt, um das visuelle Arbeitsgedächtnis der Person zu überprüfen - die Fähigkeit, sich Bilder für kurze Zeit zu merken. Beim Vergleich zweier Objekte wird der visuelle Arbeitsspeicher verwendet. Es ermöglicht uns, ein Objekt im Speicher zu halten, während wir das andere Objekt betrachten. Zum Beispiel würde die Auswahl der frischesten Früchte in einem Lebensmittelgeschäft ein visuelles Arbeitsgedächtnis beinhalten.
„Wir haben jedem Thema einen sehr schnellen visuellen Reiz verliehen und ihnen kurze Zeit später einen zweiten gezeigt, und sie mussten sagen, ob es der gleiche war wie der erste“, erklärte Voytek.
„Die Idee ist, dass Sie eine Darstellung Ihrer visuellen Welt irgendwie in Ihrem Gehirn erstellen - und wir wissen nicht, wie das passiert -, damit Sie später diese interne Phantomdarstellung, die Sie in Ihrem Kopf haben, mit einer realen vergleichen können visueller Reiz der Welt, etwas, das man tatsächlich sieht. Diese Patienten können das auch nicht. "
In der Studie reagierte der beschädigte präfrontale Kortex nicht, sondern der intakte präfrontale Kortex auf derselben Seite, als dem Auge Bilder auf der gegenüberliegenden Seite der Verletzung gezeigt wurden (die Ausgabe des linken Auges geht zur rechten Hemisphäre und umgekehrt) als das Bild innerhalb von 300 bis 600 Millisekunden reagierte.
"Das EEG, das sehr gut geeignet ist, um den Zeitpunkt der Aktivität im Gehirn zu untersuchen, hat gezeigt, dass ein Teil des Gehirns auf einer Basis von weniger als einer Sekunde kompensiert", sagte Voytek.
"Es ist eine sehr schnelle Kompensation: Innerhalb einer Sekunde, nachdem die schlechte Seite herausgefordert wurde, wird die intakte Seite des Gehirns online geschaltet, um die Lücke zu schließen."
"Dies hat Auswirkungen darauf, was Ärzte messen, um festzustellen, ob es nach einem Schlaganfall eine wirksame Genesung gibt", sagte Knight. "Und schlägt vor, dass Sie dies nutzen können, um den Bereich zu trainieren, den Sie von einem beschädigten Bereich übernehmen möchten, anstatt nur global zu trainieren." das Gehirn."
Voytek und Knight testeten auch das visuelle Arbeitsgedächtnis bei Teilnehmern, die sowohl den präfrontalen Kortex als auch die Basalganglien geschädigt hatten. Bei zwei Regionen, die mit motorischer Kontrolle und Lernen verbunden sind, sind die Basalganglien bei Menschen mit Parkinson-Krankheit häufig beeinträchtigt.
Diejenigen mit Schlaganfallschäden an der präfrontalen Kortikalis hatten es schwer, als die Bilder dem Auge auf der gegenüberliegenden Seite der Läsion gezeigt wurden. Patienten mit Basalganglienschäden hatten jedoch Probleme mit dem visuellen Arbeitsgedächtnis, unabhängig davon, auf welcher Seite das Bild gezeigt wurde.
"[B] Asalganglienläsionen verursachen ein breiteres Netzwerkdefizit, während die präfrontalen Kortexläsionen ein stärkeres Gedächtnisdefizit innerhalb der Hemisphäre verursachen", sagte Voytek. "Dies zeigt erneut, dass das Gedächtnis eher ein Netzwerkphänomen als ein spezifisch regionales Phänomen ist."
Knight hofft auf weitere Studien, die direkte Aufzeichnungen von Elektroden im Gehirn verwenden, um die am visuellen Gedächtnis beteiligten Hirnregionen und andere Arten von Gedächtnis und Aufmerksamkeit, die vom präfrontalen Kortex gesteuert werden, noch weiter zu erforschen.
"Erkenntnis und Gedächtnis sind die höchsten Formen menschlichen Verhaltens", sagte Knight. „Es geht nicht nur darum, die Hand zu heben oder zu senken oder ob man sehen kann oder nicht. Das sind die Dinge, die uns menschlich machen, und das macht es für uns so interessant. “
Quelle: Universität von Kalifornien
