Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Kurzzeitgedächtnis beruht auf synchronisierten Gehirnschwingungen

31.01.2012
Wissenschaftler haben entschlüsselt, wie verschiedene Gehirnregionen während des Kurzzeitgedächtnisses miteinander kooperieren

Sich kurzfristig an etwas zu erinnern, ist eine scheinbar einfache und alltägliche Aufgabe. Wir nutzen unser Kurzzeitgedächtnis, wenn wir uns eine neue Telefonnummer merken müssen, wenn wir nichts zu schreiben haben oder wenn wir das schöne Kleid, das wir gerade im Schaufenster bewundert haben, nun im Laden suchen.


Ein Affe muss eine klassische Gedächtnisaufgabe lösen: dem Tier werden kurz hintereinander zwei Bilder gezeigt und dieses musst dann angeben, ob das zweite Bild dem ersten entspricht oder nicht. Stefanie Liebe/Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik


In jedem der beiden Gehirnregionen (IPF und V4) zeigt die Hirnaktivität starke Schwingungen in einem bestimmten Frequenzbereich, auch als das Theta-Band bekannt. Stefanie Liebe/Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik

Doch trotz der scheinbaren Einfachheit ist das Kurzzeitgedächtnis ein komplexer kognitiver Vorgang, der die Beteiligung von mehreren Hirnregionen benötigt. Ob und wie die verschiedenen Regionen während der Informationsspeicherung zusammen arbeiten, blieb bisher jedoch unklar. Forscher vom Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen haben nun herausgefunden, dass elektrische Schwingungen zwischen verschiedenen Gehirnregionen entscheidend sind, um sich über einen kurzen Zeitraum hinweg an etwas Gesehenes zu erinnern.

Es ist bekannt, dass die Regionen im vorderen Teil des Gehirns am Kurzzeitgedächtnis beteiligt sind, während die Verarbeitung von Sehinformation in erster Linie im hinteren Teil des Gehirns erfolgt. Um sich jedoch erfolgreich über einen kurzen Zeitraum hinweg an etwas Gesehenes zu erinnern, müssen die entsprechenden Regionen miteinander kooperieren und die Informationen zusammenführen.

Wie das funktioniert, haben Wissenschaftler der Abteilung von Nikos Logothetis am Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik in Tübingen untersucht. Sie haben die simultane elektrische Aktivität in einer visuellen Region und im frontalen Gehirnbereich in einer Wahrnehmungsstudie an Affen untersucht: Die Wissenschaftler zeigten den Tieren in kurzen Abständen identische oder unterschiedliche Bilder und zeichneten dabei die Gehirnaktivität auf. Die Affen mussten dann angeben, ob das zweite Bild dem ersten entsprach.

Die Wissenschaftler beobachteten, dass die Hirnaktivität in jeder der beiden Gehirnregionen durch oszillatorische Schwingungen in einem als das Theta-Band bezeichneten Frequenzbereich gekennzeichnet war. Interessant ist, dass diese Schwingungen nicht unabhängig voneinander auftreten, sondern synchron: „Es ist, als ob sich in den beiden Bereichen je eine Drehtür befindet“, erklärt Stefanie Liebe, die Erstautorin der Studie, die sie zusammen mit Gregor Rainer und in Kooperation mit Gregor Hörzer von der Technischen Universität Graz durchgeführt hat. „Während das Gedächtnis arbeitet, drehen sich beide Türen im Takt, und erlauben dadurch einen effektiveren Informationsaustausch.“ Je stärker die Regionen synchron aktiv waren, desto besser konnten sich die Tiere an das erste Bild erinnern. So waren die Wissenschaftler in der Lage, eine direkte Beziehung zwischen ihren Beobachtungen im Gehirn und der Leistung der Tiere zu erkennen.

Die Studie zeigt, wie wichtig synchronisierte Gehirnschwingungen für die Kommunikation und die Interaktion der verschiedenen Gehirnregionen sind. Fast alle facettenreichen kognitiven Handlungen wie das visuelle Erkennen ergeben sich aus einem komplexen Zusammenspiel von spezialisierten neuronalen Netzen an verschiedenen Stellen im Gehirn. Wie sich Beziehungen zwischen solchen unterschiedlichen Standorten bilden und wie diese dazu beitragen, Informationen über externe und interne Ereignisse untereinander zu kommunizieren, um zu einer kohärenten Wahrnehmung beizutragen, ist noch weitgehend unbekannt.
Originalpublikation:
Stefanie Liebe, Gregor M Hoerzer, Nikos K Logothetis & Gregor Rainer (2012) Theta coupling between V4 and prefrontal cortex predicts visual short-term memory performance. Nature Neuroscience. doi: 10.1038/nn.3038

Ansprechpartner:
Dr. Stefanie Liebe
Max-Planck-Institute für biologische Kybernetik Tübingen
Tel.: +44 207 8375433
E-Mail: stefanie.liebe@tuebingen.mpg.de

Dr. Gregor Rainer
Université de Fribourg, Switzerland
Tel.: +41 263 008 689
E-Mail: gregor.rainer@unifr.ch

Stephanie Bertenbreiter (Presse- & Öffentlichkeitsarbeit)
Max-Planck-Institute für biologische Kybernetik Tübingen
Tel.: 07071 601-1792
E-Mail: presse-kyb@tuebingen.mpg.de

Das Max-Planck-Institut für biologische Kybernetik forscht an der Aufklärung von kognitiven Prozessen auf experimentellem, theoretischem und methodischem Gebiet. Es beschäftigt rund 300 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter aus über 40 Ländern und hat seinen Sitz auf dem Max-Planck-Campus in Tübingen. Das MPI für biologische Kybernetik ist eines der 80 Institute und Forschungseinrichtungen der Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Stephanie Bertenbreiter | Max-Planck-Institut
Weitere Informationen:
http://tuebingen.mpg.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen
20.07.2018 | Universitätsklinikum Heidelberg

nachricht Erwiesen: Mücken können tropisches Chikungunya-Virus auch bei niedrigen Temperaturen verbreiten
20.07.2018 | Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Future electronic components to be printed like newspapers

A new manufacturing technique uses a process similar to newspaper printing to form smoother and more flexible metals for making ultrafast electronic devices.

The low-cost process, developed by Purdue University researchers, combines tools already used in industry for manufacturing metals on a large scale, but uses...

Im Focus: Rostocker Forscher entwickeln autonom fahrende Kräne

Industriepartner kommen aus sechs Ländern

Autonom fahrende, intelligente Kräne und Hebezeuge – dieser Ingenieurs-Traum könnte in den nächsten drei Jahren zur Wirklichkeit werden. Forscher aus dem...

Im Focus: Superscharfe Bilder von der neuen Adaptiven Optik des VLT

Das Very Large Telescope (VLT) der ESO hat das erste Licht mit einem neuen Modus Adaptiver Optik erreicht, die als Lasertomografie bezeichnet wird – und hat in diesem Rahmen bemerkenswert scharfe Testbilder vom Planeten Neptun, von Sternhaufen und anderen Objekten aufgenommen. Das bahnbrechende MUSE-Instrument kann ab sofort im sogenannten Narrow-Field-Modus mit dem adaptiven Optikmodul GALACSI diese neue Technik nutzen, um Turbulenzen in verschiedenen Höhen in der Erdatmosphäre zu korrigieren. Damit ist jetzt möglich, Bilder vom Erdboden im sichtbaren Licht aufzunehmen, die schärfer sind als die des NASA/ESA Hubble-Weltraumteleskops. Die Kombination aus exquisiter Bildschärfe und den spektroskopischen Fähigkeiten von MUSE wird es den Astronomen ermöglichen, die Eigenschaften astronomischer Objekte viel detaillierter als bisher zu untersuchen.

Das MUSE-Instrument (kurz für Multi Unit Spectroscopic Explorer) am Very Large Telescope (VLT) der ESO arbeitet mit einer adaptiven Optikeinheit namens GALACSI. Dabei kommt auch die Laser Guide Stars Facility, kurz ...

Im Focus: Diamant – ein unverzichtbarer Werkstoff der Fusionstechnologie

Forscher am KIT entwickeln Fenstereinheiten mit Diamantscheiben für Fusionsreaktoren – Neue Scheibe mit Rekorddurchmesser von 180 Millimetern

Klimafreundliche und fast unbegrenzte Energie aus dem Fusionskraftwerk – für dieses Ziel kooperieren Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler weltweit. Bislang...

Im Focus: Wiener Forscher finden vollkommen neues Konzept zur Messung von Quantenverschränkung

Quantenphysiker/innen der ÖAW entwickelten eine neuartige Methode für den Nachweis von hochdimensional verschränkten Quantensystemen. Diese ermöglicht mehr Effizienz, Sicherheit und eine weitaus geringere Fehleranfälligkeit gegenüber bisher gängigen Mess-Methoden, wie die Forscher/innen nun im Fachmagazin „Nature Physics“ berichten.

Die Vision einer vollständig abhörsicheren Übertragung von Information rückt dank der Verschränkung von Quantenteilchen immer mehr in Reichweite. Wird eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Stadtklima verbessern, Energiemix optimieren, sauberes Trinkwasser bereitstellen

19.07.2018 | Veranstaltungen

Innovation – the name of the game

18.07.2018 | Veranstaltungen

Wie geht es unserer Ostsee? Ein aktueller Zustandsbericht

17.07.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Anwendungen für Mikrolaser in der Quanten-Nanophotonik

20.07.2018 | Physik Astronomie

Need for speed: Warum Malaria-Parasiten schneller sind als die menschlichen Abwehrzellen

20.07.2018 | Biowissenschaften Chemie

Die Gene sind nicht schuld

20.07.2018 | Medizin Gesundheit

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics