Zusammenhang zwischen Gedächtnisbildung und Verhalten
Das Gehirn speichert nicht nur Erinnerungen, sondern kann sie auch abrufen, um ein bestimmtes Verhalten zu steuern. Trifft man etwa nach längerer Zeit eine Person wieder, deren Aussehen sich verändert hat, ruft das Gehirn gleichzeitig frühere Erinnerungen ab und generiert neue Erinnerungen. Die Gedächtnisbildung findet im Hippocampus statt, einer komplexen Hirnstruktur im Temporallappen. Der Hippocampus ist Teil des limbischen Systems, d. h. einer Gruppe von Strukturen, die an der Verarbeitung und Regulierung von Gefühlen und Erinnerungen beteiligt sind. Beim Menschen können Schäden am Hippocampus dazu führen, dass keine neuen Erinnerungen mehr gespeichert werden.
Einfluss gespeicherter Erinnerungen auf das Verhalten
Der Hippocampus führt die Signale aus Seh-, Hör-, Tast- und Geruchssinn zusammen und generiert daraus kontextbezogene Erinnerungen, die mit einem Ereignis, Ort, Zeitpunkt oder bestimmtem Gefühl verknüpft werden. Allerdings ist noch zu wenig über die Mechanismen bekannt, mit denen der Hippocampus Erinnerungen speichert und auf dieser Basis Verhalten steuert. Das Projekt FindMEMO untersuchte, wie ähnliche Reize im Hippocampus verarbeitet werden und daraus individuelle Erinnerungen generiert und gespeichert werden. Unterstützt durch die Marie Skłodowska-Curie-Maßnahmen (MSCA) wurden Bildgebungs- und Verhaltenstechniken kombiniert, um die neuronale Aktivität an Mausmodellen zu untersuchen. In experimentellen Versuchen wurde mit einem speziellen Mikroskopieverfahren, der Zwei-Photonen-Fluoreszenzmikroskopie, die Aktivität einzelner Neuronen in tieferen Hirnarealen der Mäuse beobachtet. Den Mäusen in der Studie wurde antrainiert, sich in einer virtuellen Umgebung zu orientieren und einzelne Stellen entlang einer virtuellen Laufstrecke unterscheiden zu können. Sobald sie dort anhielten, erhielten sie Futter als Belohnung. „In unseren Versuchen entdeckten wir eine Korrelation zwischen Verhalten und neuronaler Aktivität in verschiedenen Unterregionen des Hippocampus“, erklärt MSCA-Forschungsstipendiatin Manuela Allegra, die die Experimente durchführte. In den Versuchen wurde eine Aktivierung der Neuronen im Gyrus dentatus der Mäuse (der Eingangsregion des Hippocampus) beobachtet, die vom Grad der Veränderung der virtuellen Umgebung abhängig war. Im Gegensatz dazu hing die Aktivierung von Neuronen in der Ausgangsregion des Hippocampus (CA1) davon ab, wie stark sich die Umgebungen kontextuell unterschieden. Dieser Teil des Hippocampus kann also virtuelle Umgebungen nur dann voneinander unterscheiden, wenn die Unterschiede groß sind, um Verhalten entsprechend anzupassen.
Ergebnisse des Projekts FindMEMO
FindMEMO enthüllte an Mausmodellen eine Korrelation zwischen Verhalten und neuronalen Reaktionen in der Ein- und Ausgangsregion des Hippocampus. Dies lieferte wissenschaftliches Grundlagenwissen zum Mechanismus der Gedächtnisbildung, zum Beitrag einzelner Regionen des Hippocampus sowie zu neuronalen Verschaltungen im Hippocampus, die am Speichern und Abrufen von Erinnerungen beteiligt sind. Der Hippocampus gehört zu den Hirnregionen, die bei Alzheimer-Demenz geschädigt werden, was wiederum ursächlich für die damit assoziierten Gedächtnisstörungen sein könnte. Laut Allegra „könnte FindMEMO damit die Ursachen neurologischer Entwicklungsstörungen und neurodegenerativer Erkrankungen erklären helfen.“
Schlüsselbegriffe
FindMEMO, Hippocampus, Gedächtnisbildung, Verhalten, Gyrus dentatus, CA1, neuronale Aktivität
