MADRID, 24. April (EUROPA PRESS) –
Forscher am Cedars-Sinai (USA) haben herausgefunden, wie Gehirnzellen, die für das Arbeitsgedächtnis verantwortlich sind (der Typ, der benötigt wird, um sich eine Telefonnummer lange genug zu merken, um sie zu wählen), absichtliche Konzentration und kurzfristige Informationsspeicherung koordinieren. Die Studie, die ihre Entdeckung detailliert beschreibt, wurde in der Zeitschrift „Nature“ veröffentlicht.
„Wir haben zum ersten Mal eine Gruppe von Neuronen identifiziert, die von zwei Arten von Gehirnwellen beeinflusst werden und die kognitive Kontrolle und die Speicherung sensorischer Informationen im Arbeitsgedächtnis koordinieren“, sagt Jonathan Daume, Postdoktorand am Rutishauser Laboratory bei Cedars. Cedars. Sinai und Erstautor der Studie. „Diese Neuronen enthalten oder speichern keine Informationen, sind aber für die Speicherung des Kurzzeitgedächtnisses von entscheidender Bedeutung.“
Das Arbeitsgedächtnis, bei dem das Gehirn Informationen nur wenige Sekunden lang speichern muss, ist fragil und erfordert eine kontinuierliche Konzentration, um es aufrechtzuerhalten, erklärt Ueli Rutishauser, Direktor des Zentrums für Neuralwissenschaften und Medizin am Cedars-Sinai und Hauptautor der Studie.
„Bei Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit oder der Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung liegt das Problem oft nicht in der Gedächtnisspeicherung, sondern in der Fähigkeit, sich zu konzentrieren und ein einmal gebildetes Gedächtnis zu behalten“, fügt Rutishauser hinzu. „Wir glauben, dass „das Verständnis des Kontrollaspekts des Arbeitsgedächtnisses helfen wird.“ entscheidend für die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden für diese und andere neurologische Erkrankungen sein.“
Um zu untersuchen, wie das Arbeitsgedächtnis funktioniert, zeichneten Forscher die Gehirnaktivität von 36 Krankenhauspatienten auf, denen im Rahmen eines Verfahrens zur Epilepsiediagnose chirurgisch Elektroden ins Gehirn implantiert wurden. Das Team zeichnete die Aktivität einzelner Gehirnzellen und Gehirnwellen auf, während die Patienten eine Aufgabe ausführten, die den Einsatz ihres Arbeitsgedächtnisses erforderte.
Auf einem Computerbildschirm wurde den Patienten ein einzelnes Foto oder eine Serie von drei Fotos verschiedener Menschen, Tiere, Objekte oder Landschaften gezeigt. Anschließend wurde der Bildschirm für knapp drei Sekunden dunkel, was die Patienten dazu zwang, sich an die Fotos zu erinnern, die sie gerade gesehen hatten. Dann wurde ihnen ein weiteres Foto gezeigt und sie wurden gebeten zu entscheiden, ob es das (oder eines der drei) war, das sie zuvor gesehen hatten.
Als Patienten, die die Arbeitsgedächtnisaufgabe durchführten, schnell und genau reagieren konnten, beobachteten die Forscher die Aktivierung von zwei Gruppen von Neuronen: „Kategorie“-Neuronen, die als Reaktion auf eine der auf den Fotos gezeigten Kategorien feuern, wie Tiere, und „Kategorie-Neuronen“. Phase“ (amplitudengekoppelte) Neuronen oder PAC-Neuronen.
PAC-Neuronen, die in dieser Studie neu identifiziert wurden, enthalten keinen Inhalt, sondern verwenden einen Prozess namens Phasen-Amplituden-Kopplung, um sicherzustellen, dass Kategorieneuronen den erfassten Inhalt fokussieren und speichern. PAC-Neuronen feuern gleichzeitig mit den Theta-Wellen des Gehirns, die mit Konzentration und Kontrolle verbunden sind, sowie mit den Gamma-Wellen, die mit der Informationsverarbeitung verbunden sind. Dadurch können sie ihre Aktivität mit Kategorieneuronen koordinieren, die gleichzeitig auch Gammawellen im Gehirn auslösen und so die Fähigkeit der Patienten verbessern, im Arbeitsgedächtnis gespeicherte Informationen abzurufen.
„Stellen Sie sich vor, dass, wenn der Patient ein Foto eines Hundes sieht, seine Kategorieneuronen anfangen, ‚Hund, Hund, Hund‘ abzufeuern, während die PAC-Neuronen ‚Fokus/Erinnern‘ abfeuern“, erläutert Rutishauser. „Durch Phasen-Amplituden-Kopplung erzeugen die beiden Gruppen von Neuronen Harmonie, indem sie ihre Botschaften überlappen, was zu einer Situation führt, in der das Ganze größer ist als die Summe seiner Teile, wie wenn man den Musikern eines Orchesters zuhört.“ Wie die PAC-Neuronen koordiniert der Dirigent die verschiedenen Akteure so, dass sie harmonisch agieren.
PAC-Neuronen erledigen diese Arbeit im Hippocampus, einem Teil des Gehirns, von dem seit langem bekannt ist, dass er für das Langzeitgedächtnis wichtig ist. Diese Studie biete die erste Bestätigung, dass der Hippocampus auch eine Rolle bei der Steuerung des Arbeitsgedächtnisses spiele, schlussfolgert Rutishauser.
