Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass Erinnerungen wahrscheinlich durch die Bildung neuer Verbindungen zwischen Zellen im Gehirn entstehen, was die Bedeutung von Veränderungen in der synaptischen Verkabelung für das Lernen und die Gedächtnisspeicherung unterstreicht. Welche Mechanismen ermöglichen es unserem Gehirn, neue Informationen aufzunehmen und Erinnerungen zu bilden? Untersuchungen unter der Leitung von Dr. Tomás Ryan vom Trinity College Dublin haben ergeben, dass Lernen die kontinuierliche Schaffung neuer Verbindungen zwischen speziell entwickelten Zellen in verschiedenen Bereichen des Gehirns beinhaltet.

Wir lernen ständig, absichtlich, zufällig oder unabsichtlich, was dazu führt, dass sich unser Gehirn ständig verändert. Unsere Interaktionen mit der Welt, untereinander und mit Medieninhalten führen zum Erwerb neuer Informationen und zur Schaffung von Erinnerungen.

Wenn wir das nächste Mal die Straße entlanggehen, einen Freund treffen oder auf etwas stoßen, das uns an das letzte Mal erinnert, als wir einen Podcast gehört haben, wecken wir diese Erinnerung schnell irgendwo in unserem Gehirn wieder auf. Aber wie verändern diese Erfahrungen unsere Neuronen, sodass wir diese neuen Erinnerungen bilden?

Das dynamische Netzwerk des Gehirns

Unser Gehirn ist ein Organ, das aus einem dynamischen Netzwerk von Zellen besteht, das sich aufgrund von Wachstum, Alterung, Degeneration, Regeneration, täglichem Lärm und Lernen ständig verändert. Die Herausforderung für Wissenschaftler besteht darin, die „Unterschiede“ zu identifizieren, die Erinnerungen bilden – die Veränderungen im Gehirn, in denen Erinnerungen gespeichert werden, sogenannte „Gravuren“, die die Informationen für eine spätere Verwendung aufbewahren.

Die neu veröffentlichte Forschung zielt darauf ab, zu verstehen, wie Informationen als „Bilder“ im Gehirn gespeichert werden.

Dr. Clara Ortega-de San Luis, Postdoktorandin am Ryan Laboratory, ist die Hauptautorin dieses Artikels, der in der international renommierten Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht wurde:

„Gedächtnisnarbenzellen sind Gruppen von Gehirnzellen, die sich selbst verändern, wenn sie durch bestimmte Erfahrungen aktiviert werden, um Informationen in unserem Gehirn aufzunehmen und zu speichern. Die Reaktivierung dieser Gedächtnisbausteine ​​löst die Erinnerung an die mit ihnen verbundene spezifische Erfahrung aus. Die Frage ist, wie Narben bedeutungsvolle Informationen über die Welt speichern?“

Um die Veränderungen zu identifizieren und zu untersuchen, die in den „Kerben“ auftreten, die es uns ermöglichen, Erinnerungen zu kodieren, untersuchte das Forschungsteam eine Form des Lernens, bei der zwei einander ähnliche Erfahrungen durch die Art ihres Inhalts miteinander verbunden sind.

Die Forscher verwendeten ein Paradigma, bei dem Tiere lernten, verschiedene Situationen zu erkennen und Verbindungen zwischen ihnen herzustellen. Mithilfe genetischer Techniken markierte das Team zwei verschiedene Populationen von Gedächtniszellen im Gehirn für zwei unterschiedliche Erinnerungen und überwachte dann, wie das Lernen neue Verbindungen zwischen diesen Gedächtniszellen herstellte.

Forschungsergebnisse und Bedeutung

Sie nutzten die Optogenetik, bei der Licht zur Steuerung der Aktivität von Gehirnzellen verwendet wird, um weiter zu zeigen, wie Lernen diese neu gebildeten Verbindungen erfordert. Dabei entdeckten sie einen molekularen Mechanismus, der durch ein bestimmtes Protein in Synapsen vermittelt wird und an der Regulierung der Verbindungen zwischen Gehirnzellen beteiligt ist.

Die Studie liefert direkte Beweise dafür, dass Veränderungen in den synaptischen Verkabelungsverbindungen zwischen „Nick-Zellen“ ein Mechanismus für die Gedächtnisspeicherung im Gehirn sein könnten.

Dr. Ryan, außerordentlicher Professor an der Trinity School of Biochemistry and Immunology, dem Trinity Institute of Biomedical Sciences und dem Trinity Institute of Neuroscience, kommentierte die Studie wie folgt:

„Das Verständnis der zellulären Mechanismen, die das Lernen ermöglichen, hilft uns nicht nur zu verstehen, wie wir neue Erinnerungen bilden oder bestehende modifizieren, sondern hilft uns auch besser zu verstehen, wie das Gehirn funktioniert und welche Mechanismen es zur Verarbeitung von Ideen und Informationen benötigt. In der Neurowissenschaft des 21. Jahrhunderts glauben wir, dass Erinnerungen in eingravierten Zellen oder deren Unterkomponenten gespeichert werden.“ Diese Studie legt nahe, dass das Lernen nicht durch die Suche nach Informationen innerhalb oder auf Zellen, sondern durch die Veränderung des Schaltplans des Gehirns erfolgen kann – weniger wie ein Computer, sondern eher wie eine sich entwickelnde Skulptur.“

Mit anderen Worten, der „Nick“ befindet sich nicht in der Zelle, sondern die Zelle befindet sich im „Nick“.