Forscher blicken in das Gehirn von Kindern, um das Gedächtnis besser zu verstehen

In einer neuen Studie zur Bildgebung des Gehirns identifizierten Forscher der Universität von Iowa bestimmte Bereiche, die aktiviert wurden, als Kinder getestet wurden, wie viel sie zu einem bestimmten Zeitpunkt sehen und sich erinnern konnten.

Mithilfe der optischen Bildgebung stellten die Forscher fest, dass 3-Jährige maximal 1,3 Objekte in ihrem visuellen Arbeitsgedächtnis halten können, während 4-Jährige eine Kapazität von 1,8 Objekten erreichen. Das Maximum für Erwachsene sind drei bis vier Objekte, sagten die Forscher.

Das visuelle Arbeitsgedächtnis ist eine kognitive Kernfunktion, bei der wir das, was wir zu einem bestimmten Zeitpunkt sehen, zusammenfügen, um die Aufmerksamkeit zu fokussieren, so die Forscher.

Für die Studie verwendeten die Forscher eine Reihe von Objektanpassungstests auf einem Computer.

"Dies ist buchstäblich der erste Blick in das Gehirn eines 3- und 4-Jährigen in Aktion bei dieser speziellen Arbeitsgedächtnisaufgabe", sagte Dr. John Spencer, Psychologieprofessor an der Universität und entsprechender Autor der Studie, die in erscheint das Tagebuch NeuroImage.

Die Forschung sei wichtig, da das visuelle Arbeitsgedächtnis mit einer Vielzahl von Störungen im Kindesalter in Verbindung gebracht worden sei, darunter Aufmerksamkeitsdefizit- / Hyperaktivitätsstörung (ADHS), Autismus und Entwicklungskoordinationsstörung. Das Ziel ist es, die neue Bildgebungstechnik des Gehirns zu nutzen, um diese Störungen frühzeitig zu erkennen, sagte er.

"In jungen Jahren verhalten sich Kinder möglicherweise gleich, aber wenn Sie diese Probleme im Gehirn unterscheiden können, ist es möglich, frühzeitig einzugreifen und Kinder auf eine normalere Flugbahn zu bringen", erklärte er.

In der Vergangenheit wurden zahlreiche Untersuchungen durchgeführt, um das visuelle Arbeitsgedächtnis bei Kindern und Erwachsenen besser zu verstehen. In früheren Studien wurde jedoch die funktionelle Magnetresonanztomographie (fMRT) verwendet. Das funktionierte für Erwachsene, aber nicht für Kinder, insbesondere für junge, deren ruckartige Bewegungen die Messwerte der Maschine beeinträchtigten, sagte Spencer.

Dies führte dazu, dass sein Team die funktionelle Nahinfrarotspektroskopie (fNIRS) einsetzte, die es seit den 1960er Jahren gibt, die jedoch nie zur Untersuchung des Arbeitsgedächtnisses bei Kindern ab 3 Jahren verwendet wurde.

"Es ist keine beängstigende Umgebung - keine Röhre, keine lauten Geräusche", sagte er. "Du musst nur eine Mütze tragen."

Wie fMRI zeichnet fNIRS die neuronale Aktivität auf, indem es den Unterschied der sauerstoffhaltigen Blutkonzentrationen in verschiedenen Regionen des Gehirns misst.

Wenn eine Region aktiviert ist, feuern Neuronen und verbrauchen den Sauerstoff im Blut. Das fNIRS misst den Kontrast zwischen sauerstoffreichem und sauerstoffarmem Blut, um festzustellen, welcher Bereich des Gehirns zu einem bestimmten Zeitpunkt vollständig geneigt ist.

Die Forscher rüsteten die Kinder mit Skihüten aus, in die Glasfaserdrähte eingewebt waren. Die Kinder spielten dann ein Computerspiel, in dem ihnen zwei Sekunden lang eine Karte mit ein bis drei Objekten unterschiedlicher Form gezeigt wurde.

Nach einer Pause von einer Sekunde wurde den Kindern eine Karte mit der gleichen oder einer anderen Form gezeigt. Sie wurden gebeten zu antworten, wenn sie ein Match gesehen hatten.

Die Tests ergaben, dass die neuronale Aktivität im rechten frontalen Kortex ein wichtiges Barometer für eine höhere visuelle Arbeitsgedächtniskapazität in beiden Altersgruppen war.

Dies könnte dazu beitragen, das visuelle Arbeitsgedächtnis von Kindern in einem jüngeren Alter als zuvor zu bewerten, und es Fachleuten ermöglichen, mit denen zu arbeiten, deren Kapazität nach Angaben der Forscher unter die Norm fällt.

Die Studie ergab auch, dass 4-Jährige den parietalen Kortex, der sich in beiden Gehirnhälften unterhalb der Kopfkrone befindet, stärker nutzten als 3-Jährige.Es wird angenommen, dass es die räumliche Aufmerksamkeit lenkt, stellten die Forscher fest.

"Dies deutet darauf hin, dass Leistungsverbesserungen mit einer Erhöhung der neuronalen Reaktion einhergehen", fügte Aaron Buss hinzu, ein UI-Doktorand in Psychologie und der erste Autor des Papiers. "Weitere Arbeiten werden erforderlich sein, um genau zu erklären, wie die neuronale Reaktion zunimmt - entweder durch Änderungen der lokalen Abstimmung oder durch Änderungen der Konnektivität über große Entfernungen oder durch eine Kombination."

Quelle: Universität von Iowa