Laut Evidenz aus einer prĂ€klinischen Studie, die in Nature veröffentlicht wurde, wĂŒrde der Hippocampus, der Sitz des GedĂ€chtnisses im Gehirn, auch Erinnerungen neu organisieren, um zukĂŒnftige Ergebnisse vorwegzunehmen.
Die Studie, die von einem Forschungsteam aus dem Brandon-Labor der McGill University und ihren Mitarbeitern von der Harvard University durchgefĂŒhrt wurde, zeigt einen Lernprozess, der bisher noch nie direkt beobachtet wurde.
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"Der Hippocampus wird oft als ein internes Modell der Welt beschrieben, das im Gehirn angesiedelt ist", erklĂ€rt Mark Brandon, Hauptautor der Studie, auĂerordentlicher Professor in der Abteilung fĂŒr Psychiatrie an der McGill University und Forscher am Douglas-Forschungszentrum. "Wir stellen fest, dass dieses Modell nicht statisch ist; es wird Tag fĂŒr Tag aktualisiert, je nachdem, was das Gehirn aus Vorhersagefehlern lernt. Je vorhersehbarer die Ergebnisse werden, desto frĂŒher feuern die Neuronen im Hippocampus, weil sie lernen, was als NĂ€chstes passieren wird."
Eine neue Sicht auf das Lernen in Aktion
Der Hippocampus baut Karten des physischen Raums und vergangener Erfahrungen auf, die uns helfen, die Welt zu verstehen. Wissenschaftler wissen, dass sich diese Karten im Laufe der Zeit verÀndern, wenn sich die GehirnaktivitÀtsmuster weiterentwickeln, ein PhÀnomen, das derzeit als zufÀllig angesehen wird.
Die Studienergebnisse zeigen stattdessen, dass diese VerÀnderungen nicht zufÀllig, sondern strukturiert sind. Zu diesem Schluss kam das Forschungsteam, indem es die GehirnaktivitÀt von MÀusen wÀhrend des Lernens einer mit einer vorhersehbaren Belohnung verbundenen Aufgabe untersuchte.
"Wir haben etwas Ăberraschendes entdeckt", erklĂ€rt der Professor. "Die Spitzen der neuronalen AktivitĂ€t, die zunĂ€chst zum Zeitpunkt der Belohnung auftraten, begannen immer frĂŒher aufzutreten und erschienen schlieĂlich, bevor die MĂ€use die Belohnung erhielten."
Anstatt klassische Elektroden zu verwenden, die es nur ermöglichen, Neuronen ĂŒber kurze ZeitrĂ€ume zu beobachten, setzte das Team neue Bildgebungsverfahren ein, die aktive Neuronen zum Leuchten bringen. Das Brandon-Labor ist eines der ersten in Kanada, das diese Technologie nutzt. So kann das Team Zellen ĂŒber mehrere Wochen hinweg untersuchen und langsame VerĂ€nderungen erkennen, die mit klassischen Methoden oft unter dem Radar bleiben.
Lernen und die Alzheimer-Krankheit
Einfachere Formen des belohnungsbasierten Lernens werden seit langem mit primitiveren Gehirnschaltkreisen in Verbindung gebracht, wie die berĂŒhmten Experimente von Ivan Pawlow zeigten, bei denen Tiere ein Signal, wie den Klang einer Glocke, mit Futter verbanden. Die Studienergebnisse deuten auf eine ausgefeiltere Version dieses Prozesses hin, bei der der Hippocampus GedĂ€chtnis und Kontext nutzt, um Ergebnisse vorherzusagen.
DarĂŒber hinaus haben Menschen mit Alzheimer oft Schwierigkeiten, sich an die Vergangenheit zu erinnern, aber auch, aus ihren Erfahrungen zu lernen und Entscheidungen zu treffen. Indem sie zeigt, dass ein gesunder Hippocampus Erinnerungen in Vorhersagen umwandelt, bietet die Studie einen neuen Rahmen, der es uns ermöglichen könnte zu verstehen, warum Lernen und Entscheidungsfindung bereits in den frĂŒhen Stadien der Alzheimer-Krankheit beeintrĂ€chtigt sind, und neue Forschungswege fĂŒr das Versagen und die Wiederherstellung dieses prĂ€diktiven Signals zu eröffnen.
Die Studie
Der Artikel "Predictive Coding of Reward in the Hippocampus" von Mohammad Yaghoubi, Mark Brandon et al. wurde in Nature veröffentlicht. Diese Studie wurde vom Fonds de recherche du QuĂ©bec â SantĂ© und den Canadian Institutes of Health Research finanziert.