Das passiert im Gehirn beim Lernen: Erkenntnisse dreier Unis

Freiburg. Forscher von drei Universitäten zeigen, was im Hirn beim Speichern und Abrufen neuer Gedächtnisinhalte passiert – damit könnten Gedächtnisstörungen besser behandelt werden.

Forschende des Universitätsklinikums Bonn, der Universität Bonn und des Universitätsklinikums Freiburg haben neue Erkenntnisse über die Prozesse im menschlichen Gehirn beim Speichern und Abrufen von Gedächtnisinhalten vorgestellt. Die Studie wurde bei Patientinnen und Patienten mit Epilepsie durchgeführt und im Fachjournal „Nature Communications“ publiziert.

Unter Leitung von Tim Guth und Lukas Kunz wurde gezeigt, dass die Aktivität von Nervenzellen eng mit elektrischen Hirnschwingungen im Bereich von 1 bis 10 Hertz verbunden ist. Die Nervenzellen feuern bevorzugt zu bestimmten Zeitpunkten im Zyklus dieser Hirnwellen – ein Phänomen, das als Theta-Phasenbindung bezeichnet wird.

Lernen und Erinnern

Dieses Zusammenspiel von Nervenzellen und Hirnwellen war sowohl beim Lernen als auch beim Erinnern neuer Informationen im medialen Schläfenlappen beobachtbar, einem für das Gedächtnis zentralen Hirnareal. Auffällig war, dass die Stärke der erwähnten Theta-Phasenbindung nicht vorhersagte, ob sich die Probanden später korrekt erinnerten. Daraus schließen die Forschenden, dass die Theta-Phasenbindung ein grundlegendes Merkmal, aber nicht allein ausschlaggebend für Gedächtniserfolge ist.

Interessanterweise wechselten einige Nervenzellen zwischen Lern- und Erinnerungsphase ihren bevorzugten Zeitpunkt im Takt der Hirnwelle. Das wiederum stützt die Theorie, dass das Gehirn Speicher- und Abrufprozesse innerhalb derselben Hirnwelle voneinander trennt; die Studienergebnisse liefern somit weitere Hinweise auf die Mechanismen der Gedächtnisbildung im Gehirn. Und ein besseres Verständnis dieser Prozesse könnte dabei helfen, Gedächtnisstörungen besser zu verstehen und gezielter zu behandeln.

Nutzung von Elektroden

Ermöglicht wurden diese Einblicke durch die Nutzung von Elektroden, die im Zuge der Epilepsiediagnostik implantiert wurden und Einzelzellableitungen erlaubten. Die Messungen fanden am Universitätsklinikum Freiburg statt. Neben Bonn und Freiburg war auch die Columbia University (New York) an der Studie beteiligt. Gefördert wurden die Arbeiten unter anderem vom deutschen Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt, der Deutschen Forschungsgemeinschaft und US-amerikanischen Wissenschaftseinrichtungen.