MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Neue Forschungen zeigen, wie der Schlaf das Gehirn umstrukturiert, um Erinnerungen zu optimieren. Insbesondere bei räumlichem Lernen spielt der Schlaf eine entscheidende Rolle bei der Reorganisation neuronaler Muster.
In einer aktuellen Studie haben Forscher herausgefunden, wie das Gehirn während des Schlafs Erinnerungen, insbesondere solche, die mit räumlichem Lernen verbunden sind, neu verarbeitet und verfeinert. Die Untersuchung, die an Ratten durchgeführt wurde, zeigt, dass die Aktivität der Hippocampus-Neuronen während des Schlafs eine entscheidende Rolle bei der Optimierung von Erinnerungen spielt. Die Forscher verfolgten die neuronale Aktivität der Ratten über einen Zeitraum von bis zu 20 Stunden und stellten fest, dass die Muster der Erinnerungen zunächst die Lernphase widerspiegelten und sich dann allmählich an die Erinnerungsphase nach dem Aufwachen anpassten.
Diese Umstrukturierung, die während des Nicht-REM-Schlafs beobachtet wurde, beinhaltete eine dynamische Veränderung der Neuronen, die Belohnungsorte repräsentieren. Einige Neuronen hörten auf zu feuern, während andere aktiv wurden. Diese Veränderungen verstärkten nicht nur die Erinnerung, sondern könnten auch Neuronen für die Speicherung neuer Informationen freisetzen. Interessanterweise scheint der REM-Schlaf diesen Effekt zu konterkarieren, was darauf hindeutet, dass verschiedene Schlafphasen unterschiedliche Rollen bei der Gedächtnisoptimierung spielen.
Die Forscher, die Teil der Gruppe von Professor Jozsef Csicsvari am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) sind, haben die neuronalen Aktivitätsmuster in den Gehirnen der Ratten drahtlos gemessen. Diese Messungen, die bis zu 20 Stunden dauerten, erweitern die bisher berichteten Messzeiten erheblich. Die Ergebnisse zeigen, dass die neuronalen Versammlungen in den frühen Schlafphasen kürzlich erlernte räumliche Erinnerungen widerspiegeln. Mit fortschreitendem Schlaf transformieren sich diese Muster jedoch allmählich in solche, die später beim Aufwachen und Erinnern an die Belohnungsorte zu sehen sind.
Die Rolle des Hippocampus bei der Verstärkung von Erinnerungen während des Schlafs ist gut dokumentiert. Er reaktiviert kürzlich erlernte Gedächtnisspuren, was die Erinnerung an spezifische Belohnungsorte verbessert. Frühere Arbeiten der Csicsvari-Gruppe zeigten, dass je häufiger ein bestimmter Belohnungsort während des Schlafs reaktiviert wird, desto besser erinnert sich das Tier an diesen Ort nach dem Aufwachen. Wenn jedoch die Reaktivierung einer bestimmten Belohnungserinnerung blockiert wurde, konnten sich die Tiere nicht an den entsprechenden Ort erinnern.
Die Umstrukturierung neuronaler Muster während des Schlafs, auch als “repräsentationaler Drift” bezeichnet, könnte eine wichtige Rolle bei der Optimierung von Gedächtnisrepräsentationen spielen. Es wird spekuliert, dass Gedächtnisrepräsentationen während des Lernens schnell gebildet werden müssen, aber möglicherweise nicht optimal für die Langzeitspeicherung sind. Daher könnte im Schlaf ein Prozess stattfinden, der diese Repräsentationen optimiert, um die Gehirnressourcen für die Speicherung einer bestimmten Erinnerung zu reduzieren.
Diese Forschung wurde am Institute of Science and Technology Austria (ISTA) von dem kürzlich promovierten Lars Bollmann und dem ehemaligen Postdoktoranden Peter Baracskay (Co-Erstautoren) zusammen mit dem ehemaligen Postdoktoranden Federico Stella, derzeit Assistenzprofessor an der Radboud University, Donders Institute for Brain, Niederlande, und Professor Jozsef Csicsvari (Co-Korrespondenzautoren) durchgeführt.
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