Warum wir uns nur an das Schlechte erinnern: Wie ein Experiment die Art und Weise veränderte, wie Wissenschaftler über das Gehirn denken

In einer neuen Studie haben Wissenschaftler der University of Southern California erstmals Erinnerungen geschaffen

 gentechnisch veränderter Zebrafisch,und beobachtete dann, wie die Gehirnzellen „aufleuchteten“. Mit anderen Worten: Biologen haben die ersten Momentaufnahmen der Gedächtnisbildung eines Tieres in Echtzeit gemacht.

Wie entstehen Erinnerungen?

Während viele Aspekte, wie das Gehirn funktioniert, zum größten Teilnicht untersucht, Wissenschaftler sind sich darüber einig, wie Erinnerungen erscheinen. Es wird angenommen, dass sie auftreten, wenn bestimmte Cluster von Neuronen reaktiviert werden. Im Allgemeinen sind sich Experten einig, dass das Gehirn Erinnerungen erzeugt, indem es Synapsen (Verbindungen zwischen Neuronen) verändert. Dies kann jedoch nicht der Fall sein.

In einer neuen Studie haben amerikanische Wissenschaftlerfanden heraus, dass Lernen nicht nur Synapsen verändert, sondern auch dazu führt, dass sie in einigen Bereichen des Gehirns wachsen und in anderen absterben. Biologen glauben, dass diese Veränderungen helfen werden, zu erklären, wie Erinnerungen gebildet werden und warum einige stärker sind als andere.

Neue Forschungsmethode

Im Zuge der Studie werteten Wissenschaftler erstmals die Festigkeit udie Position von Synapsen im Gehirn eines lebenden Zebrafisches. Dieser Modellorganismus wird häufig verwendet, um die Funktionen des menschlichen Gehirns zu untersuchen. Darüber hinaus verglichen sie Synapsen im selben Gehirn im Laufe der Zeit, hielten Fische am Leben und unterzogen sie nicht-invasiven Eingriffen.

Das Gehirn eines Zebrafisches. Foto: dornsife.usc.edu

Für das Experiment haben Wissenschaftler eine neue Methode entwickeltmit Daten arbeiten. Bisher war es Forschern nicht möglich, die genaue Position einer Synapse in einem lebenden Gehirn zu bestimmen, ohne deren Struktur und Funktion zu verändern. Dies bedeutet, dass es einfach unmöglich war, den Zustand des Gehirns „vor“ und „nach“ dem Auftreten von Erinnerungen korrekt zu vergleichen. Jetzt verwendeten die Wissenschaftler eine neue Art der Zellmarkierung und ein von Caltech-Ingenieuren maßgeschneidertes Mikroskop.

Wie war das Studium

Während der Studie zwangen Wissenschaftler den Fisch(der damals 12 Tage alt war) „verknüpfte“ das Einschalten des Lichts mit der Erwärmung des Kopfes durch einen IR-Laser, was bei ihnen unangenehme Empfindungen hervorrief. Personen, die „verstanden“ hatten, dass das Einschalten des Lichts zum Erscheinen eines Lasers führte, wedelten mit dem Schwanz, um wegzuschwimmen. Dies war ein Signal für die Wissenschaftler – der Fisch hatte das Training erfolgreich abgeschlossen.

Mit Software entwickeltForscher der University of Southern California, die aus einem 3D-Mikroskopbild eine Karte der Gehirnsynapsen erstellt, verglichen die Größe und Lage der Synapsen vor und nach dem Training. Die rote Linie markiert die Grenze zwischen Gehirnregionen. Bild: Don Arnold

Infolgedessen gelang es den Biologen, das Problem zu behebengroßflächige und ungewöhnliche Veränderungen im Gehirn von Fischen. Anstatt die Stärke bestehender Synapsen zu verändern, beobachteten die Wissenschaftler, wie Verbindungen zwischen Neuronen in einem Teil des Gehirns zerstört und in einem anderen hergestellt wurden.

wichtigste Schlussfolgerung

Die Entdeckung verändert das Verständnis der Wissenschaftler darüber, wie das Gehirn funktioniert und wie Erinnerungen gebildet werden. Dies wird für Spezialisten auf dem Gebiet der Neurologie, Psychologie und Psychiatrie nützlich sein.

Während des Studiums konzentrierten wir uns aufAssoziative Erinnerungen. Sie sind stabiler als andere und bilden sich an einer anderen Stelle im Gehirn, der Amygdala, und nicht im Hippocampus. Dies wird bei der Behandlung der posttraumatischen Belastungsstörung nützlich sein, von der angenommen wird, dass sie mit der Bildung assoziativer Erinnerungen zusammenhängt.

Forschungstext

Als Ergebnis zeigt das Experiment deutlich, wienegative assoziative Erinnerungen gebildet werden und warum sie so stabil sind und einen Menschen sein ganzes Leben lang beeinflussen. Wissenschaftler glauben jedoch, dass weitere Forschung erforderlich ist. Ziel ist es zu verstehen, wie lange assoziative negative Erinnerungen und synaptische Veränderungen in Zebrafischen bestehen bleiben. Die Experten wollen dann sehen, ob diese Erkenntnisse auch für Tiere mit großen Gehirnen gelten.

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