Wie kann das Gehirn weiter lernen, ohne unser Gedächtnis zu überlasten?

Eine kürzlich durchgeführte Studie der Cornell-Universität zeigt, dass der Schlaf nicht nur das Gedächtnis konsolidiert, sondern auch die Neuronen zurücksetzt, was dem Gehirn ermöglicht, weiter zu lernen, ohne seine Ressourcen zu erschöpfen. Diese Entdeckung könnte bedeutende Auswirkungen auf die Behandlung neurologischer Störungen wie Alzheimer oder posttraumatischen Stress haben.


Wenn eine Person lernt oder neue Erfahrungen macht, werden die Neuronen des Hippocampus, einer Schlüsselregion des Gehirns für das Gedächtnis, aktiv. Im Schlaf reproduzieren diese Neuronen die tagsüber beobachteten Aktivitätsmuster, ein wesentlicher Prozess für die Konsolidierung von Erinnerungen, die später im Kortex gespeichert werden. Wissenschaftler fragten sich jedoch, wie das Gehirn im Laufe des Lebens neue Informationen lernen kann, ohne seine Neuronen zu erschöpfen.

Die in Science veröffentlichte Studie zeigt, dass sich in bestimmten Phasen des Tiefschlafs spezifische Regionen des Hippocampus "abschalten", was eine Rücksetzung der Neuronen ermöglicht. Azahara Oliva, Assistenzprofessorin für Neurobiologie und Hauptautorin der Studie, erklärt: "Dieser Mechanismus könnte dem Gehirn ermöglichen, dieselben Neuronen für neue Lernprozesse am nächsten Tag wiederzuverwenden."

Der Hippocampus ist in drei Hauptregionen unterteilt: CA1, CA2 und CA3. Die gut erforschten Regionen CA1 und CA3 sind an der Kodierung von zeit- und raumbezogenen Erinnerungen beteiligt. Dagegen war die Funktion von CA2 bisher weniger verstanden. Diese Forschung hat gezeigt, dass CA2 entscheidend ist, um das Schweigen der anderen Regionen des Hippocampus herbeizuführen und so das "Reset" des Gedächtnisses während des Schlafes zu fördern.

Die Forscher haben Elektroden im Hippocampus von Mäusen implantiert, um die neuronale Aktivität während des Lernens und Schlafens aufzuzeichnen. Sie beobachteten, dass die Neuronen der Regionen CA1 und CA3 die tagsüber entwickelten neuronalen Muster reproduzieren, bevor sie unter dem Einfluss von CA2 verstummen. Dies legt nahe, dass das Gehirn über parallele Schaltkreise verfügt, die von zwei Arten von Neuronen reguliert werden: den Pyramidenzellen, die für das Lernen entscheidend sind, und den Interneuronen, die die Rücksetzung des Gedächtnisses sicherstellen.

Diese Entdeckung ist von entscheidender Bedeutung, um zu verstehen, warum der Schlaf bei allen Tieren unverzichtbar ist: Er dient nicht nur dazu, Erinnerungen zu festigen, sondern auch dazu, das Gehirn zurückzusetzen, damit es während der Wachstunden funktional bleibt. Die Forscher hoffen, dass dieses Wissen genutzt werden kann, um das Gedächtnis zu verbessern und damit verbundene Störungen wie Alzheimer zu behandeln oder um traumatische Erinnerungen zu löschen.