Zusammenfassung:
Die neuesten Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern zeigen, dass wiederholtes Üben allein nicht ausreicht, um die Beherrschung einer neuen Fähigkeit sicherzustellen. Die neu eingeübten Bewegungen müssen durch den Gedächtniskonsolidierungsprozess nach dem Training stabilisiert werden.
Ein wissenschaftliches Forscherteam aus dem Bereich der Hypernetzwerk-Gehirnphysiologie an der Tohoku-Universität in Japan hat kürzlich in Mäuseexperimenten herausgefunden, dass die Stimulation des Vagusnervs nach dem Training dazu führen kann, dass Versuchstiere in den nächsten Tagen stärkere motorische Lerneffekte zeigen. Die Ergebnisse zeigen, dass die Kommunikation zwischen inneren Organen und dem Gehirn eine Schlüsselrolle bei der Gestaltung langfristiger Lernfähigkeiten spielen könnte.
Als wichtiger Verbindungsweg zwischen Körper und Gehirn ist der Vagusnerv für die Übertragung viszeraler Sinnesinformationen an das Gehirn und die Erteilung von Gehirnanweisungen zur Regulierung physiologischer Funktionen wie Herzfrequenz und Verdauung verantwortlich. Klinisch wird die Vagusnervstimulation häufig zur Behandlung einiger neurologischer Erkrankungen eingesetzt. Die meisten früheren Studien konzentrierten sich darauf, wie diese Therapie das Neurotransmittersystem reguliert, aber diese neueste Studie hat einen anderen Weg entdeckt, über den der Körper das Gehirn beeinflusst.
In dem Experiment implantierten die Forscher Mikromanschettenelektroden in den Vagusnerv im linken Nacken von Mäusen und trainierten sie auf kleinhirnabhängige horizontale optokinetische Augenbewegungen. Für diese Aufgabe müssen die Mäuse die sich bewegenden Streifen genauer verfolgen, ähnlich wie die willkürlichen Augenbewegungen von Menschen, die auf dem Bahnsteig stehen und die vorbeifahrenden Waggons beobachten. Es ist erwähnenswert, dass das wissenschaftliche Forschungsteam die Vagusnervstimulation nur nach jeder Trainingseinheit anwendete. Die Stimulation führte beim Üben der Mäuse nicht zu einer unmittelbaren Verbesserung der Leistung, aber ihre Vorteile zeigten sich in den nachfolgenden Tests allmählich, und die Mäuse, die die Stimulation erhielten, behielten über mehrere Tage hinweg ein deutlich stärkeres Langzeitlernen und Gedächtnis bei.
Das Forschungsteam wies darauf hin, dass dieses Ergebnis darauf hindeutet, dass die Nervenstimulation nach dem Training auf den Prozess abzielt, der für den Schutz und die Festigung des motorischen Gedächtnisses nach dem Training verantwortlich ist, und nicht direkt die aktuelle Aufgabenausführung unterstützt. Professor Hiroshi Matsui von der Tohoku-Universität sagte, der Kern des Experiments bestehe darin, dass die Stimulation erst nach dem Training durchgeführt wurde, was darauf hindeutet, dass die Stimulation des Vagusnervs ein potenzielles Fenster zur Verbesserung des Lernens öffnen könnte, indem sie die Mikroumgebung des Gehirns empfänglicher für langfristige Veränderungen mache.
Um die zugrunde liegenden physikalischen und physiologischen Mechanismen zu erforschen, nutzte das Forschungsteam die Faserphotometrie, um die dynamischen Veränderungen des Blutvolumens in der Nähe des Kleinhirnflockenbereichs zu messen, der eng mit der Lernaufgabe zusammenhängt. Untersuchungen ergaben, dass eine einzelne Stimulation des Vagusnervs eine biphasische Reaktion in den Blutgefäßen des Gehirns auslösen kann, d. h. einen verzögerten Anstieg des lokalen Blutvolumens nach einem kurzen Abfall. Wiederholte Stimulation löst rhythmische Schwankungen des lokalen Blutvolumens aus. Auch die Amplitude dieser Blutflussschwankung war entscheidend. Mäuse, die eine größere Amplitude der Blutgefäßoszillationen zeigten, zeigten im Lerntest am fünften Tag tendenziell eine bessere Gedächtnisleistung.
Dieser Zusammenhang legt nahe, dass die Vagusnervstimulation die Gedächtniskonsolidierung teilweise dadurch unterstützen kann, dass sie während des Trainings die Stoffwechselumgebung um regulierte Gehirnkreisläufe herum umgestaltet. Chen Junyu, der Erstautor der Studie, sagte, dass das menschliche Gehirn weitaus stärker vom inneren Zustand des Körpers beeinflusst werden könnte, als man sich das vorstellt. Durch die Regulierung der Stoffwechselumgebung des Gehirns, einschließlich der rhythmischen Gefäßbewegung, kann es möglicherweise möglich sein, in Zukunft ursprünglich schlummerndes Lernpotenzial zu stimulieren. Das Forschungsteam wird das Stimulationsprotokoll weiter optimieren und den Mechanismus der Gehirn-Körper-Achse zur Unterstützung der langfristigen Neuroplastizität weiter klären.
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