Synapsen übertragen elektrische Signale. Svitlana Pavliuk

In den ersten Wochen des neuen Jahres werden Resolutionen häufig von Versuchen begleitet, neue Verhaltensweisen zu erlernen, die die Gesundheit verbessern. Wir hoffen, dass alte schlechte Gewohnheiten verschwinden und neue gesunde Gewohnheiten automatisch werden.

Aber wie kann unser Gehirn umprogrammiert werden, um sicherzustellen, dass eine neue Gewohnheit der Gesundheit gelernt und beibehalten werden kann?

Hebbianisch lernen

In 1949, kanadischer Psychologe Donald Hebb schlug die Theorie des Hebbianischen Lernens vor, um zu erklären, wie eine Lernaufgabe in ein Langzeitgedächtnis umgewandelt wird. Auf diese Weise werden gesunde Gewohnheiten nach ihrer kontinuierlichen Wiederholung automatisch beibehalten.

Lernen und Gedächtnis sind eine Folge davon, wie unsere Gehirnzellen (Neuronen) miteinander kommunizieren. Wenn wir lernen, kommunizieren Neuronen durch molekulare Übertragungen, die über Synapsen springen, um eine Speicherschaltung zu erzeugen. Bekannt als Langzeitpotenzierung (LTP) gilt: Je öfter eine Lernaufgabe wiederholt wird, desto häufiger wird die Übertragung fortgesetzt und desto stärker wird eine Speicherschaltung. Diese einzigartige Fähigkeit der Neuronen, durch wiederholte Aktivierung synaptische Verbindungen herzustellen und zu stärken, führt zum Lernen in Hebbian.

Erinnerung und der Hippocampus

Um das Gehirn zu verstehen, müssen verschiedene Ansätze und eine Vielzahl von Spezialgebieten untersucht werden. Das Gebiet der kognitiven Neurowissenschaften entwickelte sich zunächst durch eine kleine Anzahl von Pionieren. Ihre experimentellen Entwürfe und Beobachtungen führten zu der Grundlage dafür, wie wir heute Lernen und Gedächtnis verstehen.

Donald Hebbs Beiträge an der McGill University sind nach wie vor die treibende Kraft, um das Gedächtnis zu erklären. Unter seiner Aufsicht Neuropsychologe Brenda Milner untersuchte einen Patienten mit Gedächtnisstörung nach einer Lobektomie. Weitere Studien mit Neurochirurgen Wilder Penfield ermöglichte es Milner, ihre Untersuchungen zu Gedächtnis und Lernen bei Patienten nach einer Gehirnoperation auszuweiten.

Der Durchbruch von Milner ereignete sich, als ein Patient untersucht wurde, der den Hippocampus auf beiden Seiten des Gehirns entfernt hatte, was zu Amnesie führte. Sie bemerkte, dass der Patient immer noch neue Aufgaben erlernen konnte, diese jedoch nicht in das Langzeitgedächtnis übertragen konnte. Auf diese Weise wird der Hippocampus wurde als der Ort identifiziert, der für die Übertragung des Kurzzeitgedächtnisses in das Langzeitgedächtnis erforderlich ist, wo das Lernen von Hebbian stattfindet.

In 2014 gewann Milner im Alter von 95 den Norwegischer Kavli-Preis in der Neurowissenschaft für ihre 1957-Entdeckung der Bedeutung des Hippocampus für das Gedächtnis.

Ebenfalls mit dem Kavli in 2014 belohnt wurde der Neurowissenschaftler John O'Keefe, der entdeckte, dass der Hippocampus auch beherbergt war Zellen platzieren ein erstellen kognitive Karte So können wir durch unser Gedächtnis von einem Ort zum anderen gehen. O'Keefe erhielt auch die 2014 Nobelpreis für Medizin.

Die wiederholte neuronale Aktivierung im Hippocampus führt tatsächlich dazu, dass das Neurowissenschaftler das Gedächtnis aufgedeckt hat Tim Bliss; Für diese Forschung erhielt Bliss die Brain Prize der Lundbeck-Stiftung .

Zusammengenommen legten Milner, Bliss und O'Keefe das Paradigma von Hebb und seinem berühmten Axiom fest: "Neuronen, die zusammen feuern, sind miteinander verbunden."

Erinnerung an nichtmenschliche Tiere

Große Fortschritte bei nichtmenschlichen Organismen lehren uns über Erinnerungsmechanismen, die auf Menschen angewendet werden können. Eric Kandel der Columbia University erhielt den 2000 Nobelpreis für Medizin für seine kluge Wahl der Meeresschnecke (Aplysia) Hebbianisches Lernen zu verstehen.

Kandel lieferte schlüssige Beweise dafür, dass das Gedächtnis eine Folge der wiederholten Signalisierung an ein Neuron war, das auf eine Lernaufgabe reagierte, die die Produktion von Ribonukleinsäure (RNA) auslösen würde. Das Endergebnis war eine neue Proteinexpression, die zu einem Anstieg der synaptischen Verbindungen führte.

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Der nächste Sprung nach vorne trat bei McGill als Molekularbiologe auf Nahum Sonenberg deckte einen Schlüsselmechanismus auf, der die Gedächtnisbildung im Hippocampus reguliert, nämlich den Initiator für die Proteinsynthese. Die Entdeckung ergab, dass während der Gedächtnisbildung der Initiationsfaktor der Proteinsynthese in den Neuronen des Hippocampus die Umprogrammierung beeinflusst, die für die Erzeugung der "Verdrahtung" neuer synaptischer Verbindungen erforderlich ist.

Eine Gedächtnispille?

Die Arbeit von Sonenberg erschütterte die Welt der Wissenschaftler, die daran arbeiteten, wie die Proteinsynthese kontrolliert wird. Einer der bekanntesten auf diesem Gebiet, der Molekularbiologe Peter Walter, wurde von Sonenberg kontaktiert. Zusammen identifizierten sie eine chemische Verbindung nannten sie ISRIB Dies würde denselben Initiationsfaktor für die Proteinsynthese beeinflussen, dessen Bedeutung von Sonenberg entdeckt wurde.

Die Ergebnisse waren spektakulär, mit einer erstaunlichen Verbesserung des Gedächtnisses bei Mäusen nach Verabreichung von ISRIB. Walter hat dies nun um die Wiederherstellung des Gedächtnisses bei Mäusen erweitert, die sich von einem Hirntrauma erholt haben.

Heutzutage werden alle Fortschritte eifrig unter die Lupe genommen, da Gedächtnisstörungen beim Menschen - von altersbedingter Gedächtnisstörung über Demenz bis hin zu Alzheimer - bei älteren Menschen nahezu pandemisch sind. Die Weltgesundheitsorganisation schätzt, dass 10 Millionen Patienten pro Jahr allein mit Demenz diagnostiziert werden mit einer weltweit geschätzten Gesamtzahl von 50 Millionen.

Über den Autor

John Bergeron, emeritierter Robert Reford-Professor und Professor für Medizin, McGill Universität. John Bergeron erkennt Kathleen Dickson als Mitautorin dankbar an.

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

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