Wie Erinnerungen vom Gehirn geformt und abgerufen werden

Wie Erinnerungen vom Gehirn geformt und abgerufen werden
Das Bilden und Abrufen von Erinnerungen ist ein komplexes System der Synchronisation und Desynchronisation in verschiedenen Teilen des Gehirns. decade3s- Anatomie online / Shutterstock

Versuchen Sie sich an das letzte Abendessen zu erinnern, für das Sie ausgegangen sind. Vielleicht können Sie sich an den Geschmack dieser köstlichen Pasta erinnern, an die Klänge des Jazzpianisten in der Ecke oder an das ausgelassene Lachen des stattlichen Gentleman an drei Tischen. Was Sie sich wahrscheinlich nicht erinnern können, ist, sich an diese kleinen Details zu erinnern.

Irgendwie hat Ihr Gehirn die Erfahrung schnell verarbeitet und in ein robustes Langzeitgedächtnis verwandelt, ohne sich ernsthaft anstrengen zu müssen. Und während Sie heute über diese Mahlzeit nachdenken, hat Ihr Gehirn aus dem Gedächtnis in Sekundenschnelle einen hochauflösenden Film der Mahlzeit für Ihr geistiges Sehvergnügen erstellt.

Zweifellos ist unsere Fähigkeit, Langzeiterinnerungen zu schaffen und wiederzugewinnen, ein grundlegender Teil der menschlichen Erfahrung - aber wir müssen noch viel über den Prozess lernen. Zum Beispiel fehlt uns ein klares Verständnis dafür, wie verschiedene Gehirnregionen interagieren, um Erinnerungen zu bilden und wiederzugewinnen. Aber unsere jüngste Studie Wirft ein neues Licht auf dieses Phänomen, indem wir zeigen, wie die neuronale Aktivität in zwei unterschiedlichen Gehirnregionen während des Speicherabrufs zusammenwirkt.

Der Hippocampus, eine tief im Gehirn gelegene Struktur, wurde lange Zeit als gesehen eine Drehscheibe für die Erinnerung. Der Hippocampus hilft dabei, Teile des Gedächtnisses zusammenzukleben (das „Wo“ mit dem „Wann“), indem sichergestellt wird, dass Neuronen zusammen feuern. Dies wird oft als "neuronale Synchronisation" bezeichnet. Wenn die Neuronen, die für das „Wo“ kodieren, mit den Neuronen synchronisiert werden, die für das „Wann“ kodieren, werden diese Details durch ein Phänomen verknüpft, das als „Wo“ bezeichnet wird.Hebräisch lernen".

Aber der Hippocampus ist einfach zu klein, um jedes Detail einer Erinnerung zu speichern. Dies hat Forscher zu der Annahme geführt, dass der Hippocampus ruft den Neokortex auf - Eine Region, die komplexe sensorische Details wie Ton und Bild verarbeitet, um die Details einer Erinnerung auszufüllen.

Der Neokortex tut dies, indem er genau das Gegenteil von dem tut, was der Hippocampus tut - er stellt sicher, dass Neuronen nicht zusammen feuern. Dies wird oft als "neuronale Desynchronisation" bezeichnet. Stellen Sie sich vor, Sie fragen ein Publikum von 100-Leuten nach ihren Namen. Wenn sie ihre Antwort synchronisieren (dh alle gleichzeitig schreien), werden Sie wahrscheinlich nichts verstehen. Aber wenn sie ihre Antwort desynchronisieren (das heißt, sie sprechen abwechselnd ihre Namen), werden Sie wahrscheinlich viel mehr Informationen von ihnen sammeln. Gleiches gilt für neokortikale Neuronen - wenn sie synchronisieren, haben sie Mühe, ihre Botschaft zu vermitteln, aber wenn sie desynchronisieren, können die Informationen leicht vermittelt werden.

Unsere Forschung hat gefunden dass Hippocampus und Neocortex beim Abrufen einer Erinnerung tatsächlich zusammenarbeiten. Dies geschieht, wenn der Hippocampus seine Aktivität synchronisiert, um Teile des Gedächtnisses zusammenzukleben und später beim Abrufen des Gedächtnisses zu helfen. In der Zwischenzeit desynchronisiert der Neocortex seine Aktivität, um Informationen über das Ereignis und später Informationen über den Speicher zu verarbeiten.


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Von Katzen und Fahrrädern

Wir haben 12-Epilepsiepatienten im Alter zwischen 24 und 53 getestet. Alle hatten Elektroden direkt im Gehirngewebe ihres Hippocampus und Neocortex als Teil der Behandlung ihrer Epilepsie. Während des Experiments lernten die Patienten Assoziationen zwischen verschiedenen Reizen (wie Worten, Tönen und Videos) und erinnerten sich später an diese Assoziationen. Beispielsweise kann einem Patienten das Wort "Katze" gefolgt von einem Video eines Fahrrads gezeigt werden, das eine Straße entlang fährt.

Der Patient würde dann versuchen, eine lebendige Verbindung zwischen den beiden zu schaffen (möglicherweise die Katze, die auf dem Fahrrad fährt), um sie an die Assoziation zwischen den beiden Gegenständen zu erinnern. Später würden sie mit einem der Punkte vorgestellt und gebeten, den anderen zurückzurufen. Die Forscher untersuchten dann, wie der Hippocampus mit dem Neocortex interagierte, als die Patienten diese Assoziationen lernten und sich daran erinnerten.

Während des Lernens wurde die neuronale Aktivität im Neocortex desynchronisiert und anschließend, etwa 150 Millisekunden später, die neuronale Aktivität im Hippocampus synchronisiert. Scheinbar wurden Informationen über die sensorischen Details der Reize zuerst vom Neokortex verarbeitet, bevor sie zum Zusammenkleben an den Hippocampus weitergeleitet wurden.

Wie Erinnerungen vom Gehirn geformt und abgerufen werden
Wir fanden heraus, dass Hippocampus und Neocortex beim Bilden und Abrufen von Erinnerungen eng zusammenarbeiten. Orawan Pattarawimonchai / Shutterstock

Faszinierenderweise kehrte sich dieses Muster während des Abrufs um - die neuronale Aktivität im Hippocampus wurde zuerst synchronisiert und dann, etwa 250 Millisekunden später, die neuronale Aktivität im Neocortex desynchronisiert. Dieses Mal schien es, als würde der Hippocampus sich zuerst an einen Kern der Erinnerung erinnern und dann den Neocortex nach den Einzelheiten fragen.

Unsere Erkenntnisse stützen eine neuere Theorie was darauf hindeutet, dass ein desynchronisierter Neocortex und ein synchronisierter Hippocampus interagieren müssen, um Erinnerungen zu formen und sich zu erinnern.

Während die Hirnstimulation eine vielversprechende Methode zur Steigerung unserer kognitiven Fähigkeiten ist, hat es sich als schwierig erwiesen, den Hippocampus zu stimulieren, um das Langzeitgedächtnis zu verbessern. Das Hauptproblem bestand darin, dass sich der Hippocampus tief im Gehirn befindet und mit einer Hirnstimulation, die von der Kopfhaut aus durchgeführt wird, nur schwer zu erreichen ist. Die Ergebnisse dieser Studie bieten jedoch eine neue Möglichkeit. Durch die Stimulation der Regionen im Neocortex, die mit dem Hippocampus kommunizieren, kann der Hippocampus möglicherweise indirekt dazu gedrängt werden, neue Erinnerungen zu schaffen oder alte in Erinnerung zu rufen.

Es könnte wichtig sein, mehr darüber zu wissen, wie Hippocampus und Neocortex beim Bilden und Abrufen von Erinnerungen zusammenarbeiten, um neue Technologien weiterzuentwickeln, die dazu beitragen können, das Gedächtnis von Menschen mit kognitiven Beeinträchtigungen wie Demenz zu verbessern und das Gedächtnis in der Gesamtbevölkerung zu steigern.Das Gespräch

Über die Autoren

Benjamin J. GriffithsDoktorandin Universität von Birmingham und Simon Hanslmayr,, Universität von Birmingham

Dieser Artikel wird erneut veröffentlicht Das Gespräch unter einer Creative Commons-Lizenz. Lies das Original Artikel.

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