Wie Lernen die neuronalen Verbindungen im Gehirn umgestaltet

SAN DIEGO / MÜNCHEN (IT BOLTWISE) – Neue Forschungen zeigen, dass Lernen nicht nur die Gehirnaktivität verändert, sondern auch die physischen Verbindungen zwischen wichtigen Gehirnregionen neu verdrahtet, um die Kommunikation schneller und präziser zu machen.

In einer wegweisenden Studie der University of California San Diego haben Wissenschaftler herausgefunden, dass Lernen die neuronalen Schaltkreise im Gehirn umgestaltet. Diese Erkenntnisse könnten neue Wege für Therapien und Technologien eröffnen, die bei der Genesung von neurologischen Störungen helfen. Die Forscher nutzten fortschrittliche Bildgebungstechniken und eine neue Datenanalysemethode, um zu kartieren, wie sich der thalamokortikale Pfad während des motorischen Lernens bei Mäusen verändert.

Der thalamokortikale Pfad, der den Thalamus mit dem motorischen Cortex verbindet, wird durch das Lernen verfeinert. Dies stärkt die Kommunikation zwischen diesen beiden Gehirnregionen. Während des Lernprozesses werden spezifische Neuronen aktiviert, während andere, nicht relevante Neuronen, stummgeschaltet werden, um die Funktion zu optimieren. Diese selektive Aktivierung könnte der Schlüssel zu neuen Behandlungsansätzen für neurologische Erkrankungen sein.

Die Studie, die in der renommierten Zeitschrift Nature veröffentlicht wurde, zeigt, dass das Lernen weit über lokale Veränderungen hinausgeht. Es verändert die Kommunikation zwischen den Gehirnregionen und macht sie schneller, stärker und präziser. Diese Erkenntnisse könnten dazu beitragen, neue Therapien und Technologien zu entwickeln, die mit den natürlichen Lernmechanismen des Gehirns arbeiten.

Professor Takaki Komiyama und sein Team verwendeten eine neuartige Analysemethode namens ShaReD, um die Aktivität spezifischer Neuronen während des Lernens zu fokussieren. Diese Methode ermöglicht es, subtile Verhaltensmerkmale mit der Aktivität verschiedener Neuronen in jedem Tier zu korrelieren. Dies ist besonders wichtig, da Verhaltensweisen und ihre neuronalen Repräsentationen zwischen Tieren erheblich variieren können.

Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass das Lernen nicht nur eine Wiederholung ist. Es geht darum, dass sich das Gehirn auf gezielte Weise neu verdrahtet. Ob man eine neue Fähigkeit erlernt, sich von einem Schlaganfall erholt oder eine Neuroprothese verwendet, das Verständnis, wie sich Gehirnregionen neu organisieren, hilft uns, bessere Therapien und Technologien zu entwickeln.

Diese Forschungsergebnisse bieten nicht nur neue Einblicke in die Funktionsweise des Gehirns, sondern auch Hoffnung für Menschen, die an neurologischen Störungen leiden. Die Erkenntnisse könnten dazu beitragen, die Entwicklung von Technologien zu beschleunigen, die die natürliche Lernfähigkeit des Gehirns nutzen, um die Genesung zu unterstützen.

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