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Sonntag, 15. März 2009

Forscher entdecken und lesen Erinnerungsmuster im Hirn

Archiv: fMRT-Aufnahmen des Gehirns eines 24-jährigen Probanden | Copyright: M.R.W.HH/gemeinfrei

London/ England - Englischen Neurologen ist es gelungen, anhand der gemessenen Hirnaktivität im Hippocampus die Gedanken von Probanden zu lesen. Diese, so die aktuelle Studie, werden in Form von regelmäßigen Mustern gespeichert, die - einmal erkannt - dann auch identifiziert und "gelesen" werden können.

Demis Hassabis und Professor Eleanor Maguire vom "Wellcome Trust Centre for Neuroimaging" an der University College London (UCL) hatten bereits zuvor die Rolle des Hippocampus studiert, einer kleinen Hirnregion im Temporallappen, der sowohl für verantwortlich für die Überführung von Gedächtnisinhalten aus dem Kurzzeit- in das Langzeitgedächtnis als auch für die räumliche Orientierung und Navigation ist.

Hierzu hatten sie die Gehirne von Londoner Taxifahrern untersucht, die, zur Ausübung ihres Berufs, das komplexe Straßenlabyrinth der englischen Hauptstadt (auch als "The Knowledge" - engl.: "Das Wissen" - bezeichnet) auswendig lernen müssen. Hierbei konnten sie aufzeigen, dass bei den so genannten "Cabbies" (Londoner Taxifahrern) der Hippocampus vergrößert war, was die Schlussfolgerung nahe legte, dass der Hippocampus am Erlernen und Erinnern von räumlicher Navigation und Orientierung beteiligt ist.

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In ihrer aktuellen Studie ist es ihnen nun auch gelungen aufzuzeigen, wie der Hippocampus die Erinnerungen speichert. Bewegen wir uns im Raum, werden Nervenzellen (Neuronen) im Hippocampus aktiviert, um uns zu sagen, wo wir uns befinden. Das Team um Hassabis und Maguire haben diese Aktivität mit Hilfe der funktionalen Magnetresonanztomographie (fMRT) untersucht, mit dem sich u. a. die Veränderungen des Blutflusses im Hirn untersuchen und darstellen lässt. Hierzu sollten sich die Probanden während der fMRT-Aufnahmen in einer virtuellen Umgebung bewegen, während ein Computer die dabei entstehen Daten anhand eines von Hassabis entwickelten Algorithmus auswertete und abglich.

"Wir haben uns gefragt, ob wir in der neuralen Aktivität irgendwelche interessanten Muster finden konnten, anhand derer wir ablesen konnten, was der Proband gerade dachte, bzw. wo er sich im Experiment gerade (innerhalb der virtuellen Umgebung) befindet", erklärt Professor Maguire. "Erstaunlicherweise ist uns tatsächlich genau dies anhand der Daten gelungen. Mit anderen Worten: Wir konnten die 'räumlichen Erinnerungen' der Probanden lesen."

Frühere Versuche mit Ratten hatten gezeigt, dass diese räumlichen Erinnerungen, also jene Erinnerungen, die es uns erlauben, uns daran zu erinnern wo wir gerade sind - im Hippocampus gespeichert werden. Allerdings hatten diese Tierversuche, bei denen nur einzelne oder wenige dutzende Neuronen vermessen wurden, keine Strukturen aufgezeigt.

Die neuen Untersuchungen von Hassabis und Maguire widerlegen nun die aufgrund dieser Experimente abgeleitete Lehrmeinung, dass Erinnerungen in keinen regelmäßigen Mustern gespeichert werden: "Mit Hilfe der fMRT-Scans konnten wir uns erstmals ein viel größeres Bild von den Vorgängen im menschlichen Gehirn machen", so Maguire. "Statt nur die Aktivität einzelner oder weniger Neuronen zu betrachten, konnten wir nun mehr als 10.000 Neuronen darstellen, um hierin dann nach möglichen Mustern zu suchen."

In dem die Neurologen zu verstehen versuchen, wie unser Hirn Erinnerungen anhand der Neuronen speichert, erhoffen sie sich auch Aufschlüsse darüber, wie die gleichen Erinnerungen von Krankheiten wie beispielsweise Alzheimer aufgelöst werden. Zugleich, so Hassabis, seien die erfolgreichen Experimente ein kleiner Schritt hin zum tatsächlichen Gedankenlesen, denn "alleine durch die Auswertung der neuralen Aktivität, konnten wir erkennen, was der Proband gerade dachte."

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