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Die Gehirnströme für das Wissen, was Sie wissen

2021

Die Forscher fanden heraus, welche Gehirnaktivität auftritt, wenn lernende Mäuse die richtige Wahl treffen - und wissen es.

Eine neue Studie verknüpft diese spezifische Art der Gehirnaktivität mit dem Kurzzeitgedächtnis, das Tiere, einschließlich Menschen, für komplexe Aufgaben verwenden. Diese Art von Gedächtnis, Arbeitsgedächtnis genannt, ist wichtig für die mentale Mathematik, das Lösen von Problemen und das Speichern von Einkaufslisten. Es ist ein großer Teil des Lernens und des Alltags. Die Studie beleuchtet auch eine Art von Gehirnaktivität, synchronisierte Gamma-Oszillationen genannt, an der Neurowissenschaftler seit langem interessiert sind.

Für die Studie schickten Neurowissenschaftler, die mit dem MIT und dem japanischen Forschungsinstitut RIKEN in Verbindung stehen, eine Reihe von Mäusen durch Tunnel, die in T-Kreuzungen endeten. Ein Arm des T führte zum Essen, der andere nicht. In mehreren Versuchen lernten die Mäuse, welcher Arm Nahrung enthielt und welcher nicht.

Die Forscher stellten fest, dass, wenn sich trainierte Mäuse der Kreuzung näherten, Gehirnsignale, sogenannte synchronisierte Gamma-Oszillationen, auftraten, kurz bevor die Mäuse die richtige Wahl trafen. Die Schwingungen umfassten kurze Aktivitätswellen, die gleichzeitig in verschiedenen Teilen des Gehirns auftraten.

Synchronisierte Gamma-Oszillationen traten weder bei Mäusen auf, die nicht trainiert worden waren, noch bei trainierten Mäusen, die im Begriff waren, die falsche Wahl zu treffen. Die Schwingungen traten bei Mäusen auf, die zunächst den falschen Arm nach unten gedreht hatten, sich dann aber selbst korrigierten. Die Ergebnisse der "oops!" Mäuse vermuteten, dass synchronisierte Gammaschwingungen eine Rolle spielen, wenn Mäuse Informationen in ihrem Arbeitsgedächtnis kennen, schrieben die Forscher in einem Artikel, den sie in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten .

Die Forscher testeten auch Mäuse, die gentechnisch so verändert wurden, dass ihre Gamma-Oszillationen beeinträchtigt wurden. Die beeinträchtigten Mäuse wählten nicht so oft den richtigen Arm an der Kreuzung wie ungestörte Mäuse.

Schließlich schienen die Mäuse, als sie sich erst einmal klar wurden, welchen Weg sie an der T-Kreuzung einschlagen sollten, ihre Denkweise zu ändern, als sie ihre von Forschern erstellten Tunnel hinunterstürmten. Nach ungefähr 18 Tagen Training verschwanden die synchronisierten Gamma-Oszillationen, die zuvor vor der richtigen Auswahl auftraten, was darauf hindeutet, dass nach Ablauf der anfänglichen Lernphase verschiedene Gehirnbahnen für die Führung der Mäuse verantwortlich sind.

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