Ein Foto, das zeigt, wie dieser Ort vor langer Zeit aussah. Unsplash / Anita Jankovic
Ein Forscherteam des Cedars-Sinai-Krankenhauses in Los Angeles hat zwei Arten von Gehirnzellen entdeckt, die anscheinend an der Bildung von Erinnerungen beteiligt sind.
Diese Neuronen sind für die Konstruktion von Grenzen verantwortlich, die das Ende eines Teils der Erinnerung und den Beginn des nächsten markieren.
Die Ergebnisse der Studie werden heute in der Fachzeitschrift veröffentlicht Natur-Neurowissenschaften.
Seniorautor Ueli Rutishauser erzählt IE dass sein Team mit einer ungewöhnlichen Methode erstaunliche Ergebnisse erzielte.
Die meisten Gedächtnisstudien beruhen auf der Standardtechnik, den Forschungsteilnehmern eine Sache zu zeigen, an die sie sich erinnern sollen – zum Beispiel ein Foto – und sie dann zu bitten, sich später daran zu erinnern.
Dieser experimentelle Aufbau setzt Grenzen, wann eine Erinnerung beginnt und endet.
"Diese Ereignisse werden vom Experimentator vordefiniert", sagt Rutishauser.
Aber das ist extrem künstlich.
"Wir bewegen uns durch das Leben, und es gibt keinen klaren Anfang und kein Ende, wann eine Erinnerung sein sollte", sagt er.
Sein Team interessiert sich dafür, wie das Gehirn alles, was wir erleben, in die diskreten Teile aufteilt, aus denen unsere Erinnerungen bestehen.
"Die Frage, die wir in diesem Artikel angegriffen haben, lautet: 'Was definiert, wann eine Episode beginnt und endet?'"
Forscher hörten einzelne Neuronen ab, während Teilnehmer Videos ansahen
Die Stichprobengröße für die Studie war klein – nur 19 Teilnehmer – aber diese Personen boten den Forschern die seltene Gelegenheit, einzelne Neuronen im lebenden menschlichen Gehirn zu hören.
„Wir hatten die Gelegenheit, mit Patienten [im Cedars-Sinai-Krankenhaus] zu arbeiten, die an fokaler Epilepsie leiden“, sagt er.
Als Teil ihrer Behandlung werden diesen Patienten Sonden tief in ihr Gehirn implantiert. Dieser spezielle Fall ermöglicht es Forschern, eine Methode namens Single-Neuron-Recording zu verwenden – üblich in Tierversuchen, aber typischerweise unethisch bei Menschen – um bestimmte Neuronen zu belauschen.
Rutishauser nennt es eine „sehr kostbare und seltene Gelegenheit, elektrische Aktivität direkt im Gehirn zu messen.“
Sie werden in drei Gruppen eingeteilt, basierend auf Unterbrechungen ihrer Erzählstruktur, die die Forscher „Grenzen“ nennen.
In den Clips ohne Grenzen ändert sich nichts wirklich. Es kommen keine neuen Leute in die Szene oder verlassen die Szene. Für die Forscher bedeutet das, dass sie keinen neuen Erinnerungsblock auslösen sollten.
Andere Clips haben eine weiche Grenze, was bedeutet, dass sich etwas ändert, aber nicht alles. Beispielsweise sehen Sie vielleicht, wie eine Gruppe von Menschen das Büro verlässt und dann zu derselben Gruppe wechselt, die in ein Café geht. Es ist dieselbe Erzählung.
Schließlich beginnen Clips mit einer harten Grenze mit einer Erzählung und wechseln dann zu etwas ganz anderem. Vielleicht spielt ein alter Mann an einem sonnigen Morgen Schach in einem Park und dann überquert plötzlich eine Gruppe von Radfahrern eineBrücke. Diese Clips zeigten eindeutig Szenen aus zwei verschiedenen Geschichten.
Epilepsiepatienten ermöglichen diese Einsicht
Die Untersuchung fand in den Krankenhausbetten der Teilnehmer statt, während sie normalerweise zwei oder drei Wochen auf einen Anfall warteten.
Für die Teilnehmer war die Recherche sehr einfach. Rutishauser verglich es mit dem Spielen eines Videospiels.
Die Teilnehmer sahen sich alle 90 Videoclips auf einem Computer an und beantworteten Fragen zu dem, was sie sahen.
Gleichzeitig nutzten die Forscher die Elektroden in ihrem Gehirn, um die elektrische Aktivität bestimmter Neuronen aufzuzeichnen.
„Wir können einzelne Pulse einer Gehirnzelle sehen“, sagt er. Diese Signale – Aktionspotentiale in der Sprache der Wissenschaft – sind die binären Botschaften, die einzelne Neuronen verwenden, um miteinander zu kommunizieren. Diese Signale an sich tragen sehr vielwenig Informationen. Aber zusammen, über alle 86 Milliarden Neuronen im Gehirn, machen sie es möglich, wahrzunehmen, zu denken, sich zu erinnern, zu atmen und vieles mehr.
Was sie herausfanden, war unglaublich. Ungefähr 300 Millisekunden, nachdem ein Teilnehmer einen Schnitt in einem Videoclip gesehen hatte – entweder eine harte oder eine weiche Grenze –, aktivierten die Forscher Zellen, die die Forscher „Grenzzellen“ nannten. Etwas Ähnliches geschah bei einem anderen Typder Zelle nach harten Grenzen. Die Forscher nannten diese „Ereigniszellen“.
Die Forscher nennen das, was sie beobachtet haben, eine „Grenzreaktion“, und sie glauben, dass es Teil des Systems ist, das das Gehirn verwendet, um eine neue Erinnerung zu bilden.
„Eine Grenzantwort ist so etwas wie das Erstellen eines neuen Ordners auf Ihrem Computer“, sagt Rutishauser. „Sie können dort dann Dateien ablegen. Und wenn eine weitere Grenze kommt, schließen Sie den ersten Ordner und erstellen einen neuen.“
Neue Behandlungen erfordern ein besseres Verständnis der Funktionsweise des Gehirns
Rutishauser sagt, er sei „sehr“ überrascht gewesen, dass diese Zellen „sehr zuverlässig auf kognitive Grenzen reagieren“, womit die Trennung zwischen Erinnerungen gemeint ist.
Er sagt, dass die Forschung in dieser Studie in naher Zukunft nicht zum Einsatz kommen wird. Aber das bedeutet nicht, dass sie nutzlos ist. Forscher, die an Behandlungen und Therapien für neurologische und psychologische Probleme arbeiten, arbeiten derzeit im Dunkeln,ohne ein grundlegendes Verständnis dafür, wie das Organ, das sie zu reparieren versuchen, überhaupt funktioniert.
„Einer der Gründe, warum wir wirklich keine gute Behandlung für Gedächtnisstörungen haben, ist, dass wir nicht gut genug verstehen, wie sie funktioniert. Wenn wir nicht wissen, wie sie funktioniert, können wir nicht wirklich eine neue entwickelnBehandlung“, sagt er
"Was ich mache, ist Reverse Engineering, ich versuche herauszufinden, wie dieses Ding von Anfang an funktioniert, damit wir dann verstehen können, wie es behoben werden kann."