STUDIE // Das geheime Leben des Gehirns: Was mit unserem Gedächtnis passiert, während wir schlafen

STUDIE // Das geheime Leben des Gehirns: Was mit unserem Gedächtnis passiert, während wir schlafen

Warum schlafen wir? Wissenschaftler diskutieren diese Frage seit Jahrtausenden, aber eine neue Studie fügt neue Hinweise zur Lösung dieses Rätsels hinzu.

Die im Journal of Neuroscience veröffentlichten Ergebnisse könnten helfen zu erklären, wie Menschen ihr Gedächtnis formen und lernen, und könnten letztendlich dazu beitragen, Hilfsmittel für Menschen mit neurologischen Erkrankungen oder Verletzungen zu entwickeln. Die Studie wurde vom Massachusetts General Hospital in Zusammenarbeit mit Kollegen der Brown University, dem Department of Veterans Affairs und mehreren anderen Institutionen durchgeführt, informiert Harvard.Edu.

Wissenschaftler, die Labortiere untersuchen, haben vor langer Zeit ein als „Wiederaufnahme“ bekanntes Phänomen entdeckt, das während des Schlafs auftritt, erklärt der Neurologe Daniel Rubin vom MGH Center for Neurotechnology and Neurorecovery, der Hauptautor der Studie. Wiederaufnahme soll eine Strategie sein, die das Gehirn verwendet, um sich an neue Informationen zu erinnern.

Wenn eine Maus darauf trainiert wird, ihren Weg durch ein Labyrinth zu finden, können die Überwachungsgeräte zeigen, dass ein bestimmtes Muster von Gehirnzellen oder Neuronen aufleuchtet, wenn sie den richtigen Weg kreuzt.

Wissenschaftler glauben, dass diese Wiederaufnahme des Beginns neuraler Impulse während des Schlafes die Art und Weise ist, wie das Gehirn neu erlernte Informationen verarbeitet, wodurch eine Erinnerung konsolidiert werden kann, dh von einem Kurzzeitgedächtnis in ein Langzeitgedächtnis umgewandelt werden kann.

Das experimentelle Gerät BrainGate

Die Wiederaufnahme wurde jedoch nur bei Labortieren überzeugend demonstriert.

Um zu untersuchen, ob die Wiederaufnahme im menschlichen motorischen Kortex stattfindet – der Region des Gehirns, die die Bewegung steuert – haben Rubin, Cash und ihre Kollegen einen 36-jährigen Mann mit Quadriplegie, was bedeutet, dass er seine oberen und unteren Gliedmaßen nicht bewegen kann, in seinen aufgenommen Fall aufgrund einer Rückenmarksverletzung. Der Mann, der in der Studie als T11 identifiziert wurde, nimmt an einer klinischen Studie mit einem Gehirn-Computer-Schnittstellengerät teil, das es ihm ermöglicht, einen Cursor und eine Computertastatur auf einem Bildschirm zu verwenden.

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Das experimentelle Gerät wurde vom BrainGate-Konsortium entwickelt, einer Zusammenarbeit von Klinikern, Neurowissenschaftlern und Ingenieuren aus mehreren Institutionen, um Technologien zur Wiederherstellung der Kommunikation, Mobilität und Unabhängigkeit von Menschen mit neurologischen Erkrankungen, Verletzungen oder dem Verlust einer Gliedmaße zu entwickeln. Das Konsortium wird von Leigh R. Hochberg vom MGH, der Brown University und dem Department of Veterans Affairs geleitet.

In der Studie wurde T11 gebeten, eine Gedächtnisaufgabe ähnlich dem elektronischen Spiel Simon durchzuführen, bei der ein Spieler ein Muster blinkender farbiger Lichter beobachtet und sich diese Sequenz merken und reproduzieren muss. Er steuerte den Cursor auf dem Computerbildschirm, indem er einfach über die Bewegung seiner eigenen Hand nachdachte. Die in den motorischen Kortex von T11 implantierten Sensoren maßen die Muster des neuralen Impulses, die die absichtliche Bewegung seiner Hand widerspiegelten und es ihm ermöglichten, den Cursor auf dem Bildschirm zu bewegen und an den gewünschten Stellen darauf zu klicken. Diese Gehirnsignale wurden aufgezeichnet und drahtlos an einen Computer übertragen.

In dieser Nacht, während T11 zu Hause schlief, wurde die Aktivität in seinem motorischen Kortex aufgezeichnet und drahtlos an einen Computer übertragen. „Was ich entdeckt habe, war ziemlich unglaublich“, sagt Rubin. “Im Grunde hat er das Spiel über Nacht im Schlaf gespielt.” Bei mehreren Gelegenheiten, sagt Rubin, entsprachen T11s Muster des neuronalen Brennens während des Schlafes genau den Mustern, die auftraten, als er früher an diesem Tag das Memory-Matching-Spiel durchführte.

REM-Phase des Schlafes, die Phase, die am häufigsten mit Träumen in Verbindung gebracht wird

“Dies ist der direkteste Beweis für ein Wiederauftreten im motorischen Kortex, der jemals im menschlichen Schlaf gesehen wurde”, sagt Rubin. Die meisten der in der Studie festgestellten Rezidive traten während des Slow-Wave-Schlafs auf, einer Phase des Tiefschlafs. Interessanterweise war es viel weniger wahrscheinlich, dass eine Wiederaufnahme erkannt wurde, während sich T11 in der REM-Phase des Schlafes befand, der Phase, die am häufigsten mit Träumen in Verbindung gebracht wird. Rubin und Cash glauben, dass dieses Papier eine Grundlage ist, um mehr über die Wiederaufnahme und ihre Rolle beim menschlichen Lernen und Gedächtnis zu erfahren.

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„Wir hoffen, dass wir diese Informationen nutzen können, um beim Aufbau besserer Gehirn-Computer-Schnittstellen zu helfen und Paradigmen zu entwickeln, die Menschen dabei helfen, schneller und effektiver zu lernen, wie sie nach einer Verletzung die Kontrolle wiedererlangen“, sagt Cash und betont, wie wichtig es ist, diese Linie zu verschieben Forschung vom Tier zum Menschen. „Diese Art von Forschung profitiert stark von der engen Interaktion, die wir mit unseren Teilnehmern haben“, fügte er hinzu und dankte T11 und den anderen Teilnehmern der klinischen BrainGate-Studie.

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