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Wie Erinnerungen sich im Gehirn neu organisieren
Aktuelle Erkenntnisse der Neurowissenschaften an der Northwestern University liefern überzeugende Hinweise darauf, dass Erinnerungen keine starren Gebilde sind, die an festen Plätzen im Gehirn abgelegt werden. Vielmehr scheinen die physischen Speicherorte unserer Erinnerungen im Laufe der Zeit ihre Position zu verändern—a phenomenon, das unser grundlegendes Verständnis darüber, wie Informationen erinnert und abgerufen werden, grundlegend verändern könnte.
Im Zentrum dieser neuen Studie steht der Hippocampus, eine für räumliches Gedächtnis und Orientierung essenzielle Hirnregion. Auf früheren Ergebnissen aus dem Jahr 2013 aufbauend, welche gezeigt hatten, dass neuronale Aktivitätsmuster im Hippocampus zeitlichen Schwankungen unterliegen, untersuchte das Forscherteam aus Northwestern, ob das Wandern der sogenannten Gedächtnisspuren—häufig als "Repräsentationsdrift" bezeichnet—tatsächlich durch Umweltveränderungen ausgelöst wird oder auch dann auftritt, wenn die Bedingungen konstant bleiben.
Innovatives Versuchsdesign mit Mäusen
Zur Klärung dieser Fragestellung entwarfen die Wissenschaftler ein kontrolliertes Experiment mit Labormäusen. Die Tiere liefen auf einem Laufband, umgeben von digital gesteuerten Displays, die ein virtuelles Labyrinth abbildeten. Eine vertraute Duftnote und gleichbleibende Hintergrundgeräusche sorgten bei einer Kontrollgruppe für möglichst stabile Umgebungsbedingungen, während in anderen Gruppen bestimmte Reize verändert wurden.
Dank moderner bildgebender Verfahren konnten die Forscher die Gehirnaktivität der Mäuse in Echtzeit beobachten, während diese das digitale Labyrinth erkundeten. Über die Analyse der neuronalen Signale im Hippocampus wollte das Team herausfinden, ob Änderungen in der Repräsentation mit äußeren Einflüssen zusammenhängen oder unabhängig davon auftreten.
Zentrale Erkenntnisse: Das Phänomen der Repräsentationsdrift
Die Ergebnisse erwiesen sich als überraschend. Die Forscher beobachteten, dass die sogenannte „Repräsentationsdrift“, also das schrittweise Verändern von Aktivitätsmustern, die spezifischen Erinnerungen zugeordnet sind, unabhängig davon stattfand, ob sich die äußere Umgebung der Mäuse veränderte oder konstant blieb. Diese Entdeckung widerspricht früheren Annahmen, laut denen unveränderte Bedingungen zur Stabilisierung von Erinnerungsspeichern beitragen sollten.
Dr. Daniel Dombeck, der leitende Autor der Studie, äußerte: „Ich war überzeugt, dass wir diese Repräsentationsdrift reduzieren würden… dass das Gedächtnismuster über die Tage hinweg stabiler ausfallen würde – doch das zeigte sich nicht.“ Die Forschungsergebnisse deuten vielmehr darauf hin, dass das Gehirn ein angeborenes Bedürfnis zur Reorganisation oder Umstrukturierung von Erinnerungsdarstellungen besitzt, um möglicherweise neue und bekannte Erfahrungen besser miteinander zu verknüpfen.
Analyse der Rolle sensorischer Einflüsse
Eine besondere Herausforderung in der Gedächtnisforschung mit Tieren besteht darin, sensorische Reize zu kontrollieren, insbesondere Gerüche. Die Wissenschaftler waren sich bewusst, dass Mäuse äußerst empfindlich auf kleinste olfaktorische Veränderungen reagieren, die sowohl Verhalten als auch Gedächtnis beeinflussen können. Um diesem Aspekt Rechnung zu tragen, manipulierte das Forschungsteam Duftreize sehr gezielt im Experiment. Dennoch zeigte sich, dass die Geschwindigkeit der Repräsentationsdrift annähernd gleich blieb, egal ob Gerüche konstant gehalten oder täglich verändert wurden. Das legt nahe, dass lediglich jene Sinnesreize, die unmittelbar mit dem Verhalten verknüpft sind, einen maßgeblichen Einfluss auf die Organisation der inneren „kognitiven Landkarte“ des Gehirns haben.
Bedeutung für menschliches Gedächtnis und die Gehirnforschung
Auch wenn diese Versuche mit Mäusen durchgeführt wurden, wurde das Konzept der Repräsentationsdrift mittlerweile in verschiedenen Hirnarealen und bei unterschiedlichen Spezies, einschließlich Menschen, nachgewiesen. Aufgrund der enormen Komplexität und Größe des menschlichen Gehirns bleiben direkte Rückschlüsse auf den Menschen zunächst spekulativ. Die Studie eröffnet dennoch spannende Perspektiven für die Gedächtnisforschung und wirft Fragen auf, wie Stabilität oder Bewegung von Erinnerungsspuren mit Lernprozessen, Vergessen und neurologischen Erkrankungen zusammenhängen könnten.
Fachleute betonen, dass weiterführende Studien unerlässlich sind, um herauszufinden, inwiefern diese dynamischen Prinzipien der Gedächtnisorganisation die Kognition bei Lebewesen mit größeren Gehirnen beeinflussen – und ob daraus eines Tages Erklärungen für Gedächtnislücken oder neue Therapieansätze bei Gedächtnisstörungen abgeleitet werden können.
Fazit
Die Entdeckung, dass Erinnerungen ihre physischen Speicherorte im Gehirn unabhängig von äußeren Umweltbedingungen verlagern können, stellt tradierte Annahmen über Speicherung und Abruf von Informationen in Frage. Die richtungsweisende Forschung der Northwestern University erweitert unser Verständnis über die Funktion des Hippocampus und die Plastizität neuronaler Netzwerke und betont zugleich die faszinierende Wandelbarkeit des Gedächtnissystems. Während Wissenschaftler weiter die dynamische Struktur von Erinnerung erforschen, könnten diese Entdeckungen neue Erkenntnisse über Gehirngesundheit, Lernprozesse und die Ursachen gedächtnisbezogener Erkrankungen hervorbringen.
Quelle: futurism
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