Wiederholtes Üben verbessert das Arbeitsgedächtnis und verändert die Gehirnbahnen
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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Eine neue Studie von UCLA Health zeigt, dass wiederholtes Üben nicht nur zur Verbesserung der Fähigkeiten beiträgt, sondern auch zu signifikanten Veränderungen der Gedächtnisbahnen des Gehirns führt.
Die in Nature veröffentlichte und in Zusammenarbeit mit der Rockefeller University durchgeführte Studie wollte aufdecken, wie die Fähigkeit des Gehirns, Informationen zu speichern und zu verarbeiten, das sogenannte Arbeitsgedächtnis, durch Training verbessert wird.
Um dies zu testen, ließen die Forscher Mäuse eine Abfolge von Gerüche für zwei Wochen. Die Forscher verfolgten die neuronale Aktivität der Tiere, während sie die Aufgabe durchführten, und verwendeten dabei ein neues, speziell angefertigtes Mikroskop, um die zelluläre Aktivität von bis zu 73.000 Neuronen gleichzeitig in der gesamten Großhirnrinde abzubilden.
Die Studie stellte Veränderungen in Arbeitsgedächtnisschaltkreisen im sekundären Motorkortex fest, als Mäuse die Aufgabe im Laufe der Zeit wiederholten. Als die Mäuse anfingen, die Aufgabe zu lernen, waren die Gedächtnisdarstellungen instabil. Nach wiederholtem Üben der Aufgabe begannen sich die Gedächtnismuster jedoch zu stabilisieren oder „zu kristallisieren“, sagte der leitende Studienautor und Neurologe von UCLA Health, Dr. Payman Golshani.
Auswirkung der optogenetischen Hemmung auf die Leistung bei Aufgaben zum Arbeitsgedächtnis (AG).
a. Versuchsaufbau.
b. Versuchstypen bei der Aufgabe zum verzögerten Assoziations-AG; das Lecken wurde während einer 3-sekündigen Auswahlperiode bewertet, wobei frühe und späte Verzögerungsperioden markiert waren.
c. Lernfortschritt über acht Sitzungen, gemessen am Prozentsatz der richtigen Antworten.
d. Beispiel einer Trainingssitzung mit markierten Lecks.
e. Wirkung der Photoinhibition auf die Aufgabenleistung in verschiedenen Epochen (vierte Sekunde der Verzögerungsperiode, P = 0,009; fünfte Sekunde der Verzögerungsperiode, P = 0,005; zweiter Geruch, P = 0,0004; erste Sekunde der Auswahlperiode, P = 0,0001). Die statistische Analyse wurde mithilfe gepaarter t-Tests durchgeführt.
f. Photoinhibition von M2 in den letzten 2 Sekunden der Verzögerungsperiode während der ersten 7 Tage des Trainings beeinträchtigt die Aufgabenleistung. N = 4 (stGtACR2-exprimierende Mäuse) und n = 4 (mCherry-exprimierende Mäuse). Die mit Zweistichproben-t-Tests für die Sitzungen 1–10 ermittelten P-Werte waren wie folgt: P1 = 0,8425, P2 = 0,4610, P3 = 0,6904, P4 = 0,0724, P5 = 0,0463, P6 = 0,0146, P7 = 0,0161, P8 = 0,7065, P9 = 0,6530 und P10 = 0,7955. Für c, e und f werden die Daten als Mittelwert ± S.E.M. NS, nicht signifikant, dargestellt; *P ≤ 0,05, **P ≤ 0,01, ***P ≤ 0,001, ****P ≤ 0,0001.
Quelle: Nature (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-07425-w
„Wenn man sich vorstellt, dass jedes Neuron im Gehirn wie eine andere Note klingt, variiert die Melodie, die das Gehirn bei der Ausführung einer Aufgabe erzeugt, von Tag zu Tag, wird dann aber immer feiner und ähnlicher, je weiter die Tiere die Aufgabe üben“, sagte Golshani.
Diese Veränderungen geben Aufschluss darüber, warum die Leistung nach wiederholtem Üben genauer und automatischer wird.
„Diese Entdeckung erweitert nicht nur unser Verständnis von Lernen und Gedächtnis, sondern hat auch Auswirkungen auf die Behandlung von Problemen im Zusammenhang mit Gedächtnisstörungen“, sagte Golshani.
Die Arbeit wurde von Dr. Arash Bellafard, einem Projektwissenschaftler der UCLA, in enger Zusammenarbeit mit der Gruppe von Dr. Alipasha Vaziri an der Rockefeller University durchgeführt.