Gedächtnis: Wiederholung füllt Erinnerungsspeicher im Schlaf

Der mediale Präfrontalkortex (mPFC) trägt offensichtlich zur Gedächtnisbildung während des Schlafes bei. Mit Versuchen an Nagern haben Bruce McNaughton von der Universität von Arizona und sein Team nun neben dem Hippokampus eine weitere Hirnregion aufgeklärt, die bei der nächtlichen Erinnerungsfestigung eine Rolle spielt.

Hippokampus und präfrontaler Kortex | Die dreidimensionale Rekonstruktion des Gehirns zeigt die Lage des Hippokampus, einer wichtigen Schaltstelle für das Gedächtnis (memory area), sowie des präfrontalen Kortex, der untergeordnete Hirnfunktionen kontrolliert (control area).

Während des Tages gespeicherte, mit Erlebnisinhalten verknüpfte Hirnaktivitäten werden nachts im Hippokampus erneut abgespielt, um die Muster in Nervenzellverbindungen zu verfestigen. Nach der geläufigen Gedächtnistheorie werden die neueren Eindrücke durch häufiges Wiederholen verarbeitet und dann an Areale weitergeleitet, in denen länger zurückliegende Erinnerungen gespeichert werden. Nun zeigten die Forscher, dass auch im Präfrontalkortex während des Schlafes eine solche Folge von Wiederholungen zur Festigung der Erinnerung stattfindet.

Hippokampus und Amygdala | Auch beim gezielten Vergessen, der Umkehrung des Gedächtnisses, ist der Hippokampus beteiligt. Untersuchungen mit der funktionellen Magnetresonanztomografie (fMRT) haben ergeben, dass die Aktivität in bestimmten Hirnregionen dabei unterdrückt wird – so im Hippokampus, dem "Tor zum Gedächtnis", und in der Amygdala, die Erinnerungen emotional einfärbt.

In ihren Versuchen hatten zwei Ratten Elektroden in den mPFC eingepflanzt bekommen, die 120 Nervenzellen gleichzeitig überwachen konnten. Als Gedächtnisaufgabe schickten die Forscher die Ratten mehrfach täglich an bestimmte Markierungen auf einer Plattform. Im Schlafzustand vor und nach der Aufgabe sowie während des Laufs wurde mit Hilfe der Elektroden die Aktivität der Nervenzellen in den Gehirnregionen gemessen. Wie die Wissenschaftler feststellten, war die Abfolge der Aktivitätsmuster während der Aufgabe und in der Ruhephase danach zwar identisch, sie wurde im mPFC aber fast siebenmal so schnell wiederholt.

Bisher war noch nicht geklärt, wie schnell das Gehirn arbeitet und ob außer dem Hippokampus noch andere Regionen aktiv an der Erinnerungsbildung beteiligt sind. Ein besseres Verständnis des Organs könnte die Studien an Auswirkungen von Drogen oder an Unregelmäßigkeiten in der Hirnentwicklung erleichtern, meint McNaughton. (vs)