(agsandrew/Getty Images) Wie behält das menschliche Gehirn die Reihenfolge der Ereignisse in einer Abfolge im Auge?
Neue Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass „Zeitzellen“ – Neuronen im Hippocampus, von denen angenommen wird, dass sie zeitliche Informationen repräsentieren – der Klebstoff sein könnten, der unsere Erinnerungen in der richtigen Reihenfolge zusammenhält, sodass wir uns richtig an die richtige Reihenfolge erinnern können, in der Dinge passiert sind.
Es gab Beweise für diese Art von Zeitzellen zur Sequenzverfolgung zuvor bei Ratten gefunden Dabei wird angenommen, dass bestimmte Neuronenanordnungen die Erinnerung an Ereignisse und die Planung von Aktionssequenzen unterstützen. Es ist jedoch weniger darüber bekannt, wie das episodische Gedächtnis im menschlichen Gehirn kodiert wird.
Um dies zu untersuchen, überwachte ein Team unter der Leitung der Neurowissenschaftlerin Leila Reddy vom Brain and Cognition Research Centre (CerCo) in Frankreich die elektrische Aktivität im Gehirn von 15 Epilepsiepatienten mithilfe von in den Hippocampus implantierten Mikroelektroden.
„Um episodische Erinnerungen zu schaffen, müssen verschiedene Ereignisse einer Erfahrung mit zeitlicher Treue verknüpft werden“, so die Forscher erklären in ihrer Studie .
„Angesichts der Bedeutung des Hippocampus für das Erlernen der Sequenzreihenfolge und die Beurteilung der zeitlichen Reihenfolge haben wir getestet, ob menschliche Hippocampusneuronen zeitliche Informationen repräsentierten, während die Teilnehmer die Reihenfolge einer Sequenz von Elementen lernten.“
Die Experimente wurden im Rahmen medizinischer Tests durchgeführt, bei denen die Elektroden verwendet wurden, um die Quelle ihrer Anfälle im Gehirn zu lokalisieren. Daher erforderte die Forschung keine invasiven oder riskanten Implantationen, die sich die Patienten nicht bereits im Rahmen einer prospektiven Epilepsiebehandlung unterziehen würden.
In den Experimenten wurde den Teilnehmern eine Abfolge von Bildern in einer vorher festgelegten Reihenfolge präsentiert und sie wurden gebeten, sich diese Abfolge zu merken.
Während der Sitzungen zeichneten die Elektroden auf, wie bestimmte Neuronen im Hippocampus als Reaktion auf das Experiment feuerten, und zwar sowohl in bestimmten Momenten, in denen Bilder angezeigt wurden, in Lücken, in denen keine Bilder gezeigt wurden, als auch in Pausen, in denen die Teilnehmer gebeten wurden, vorherzusagen, welches Bild gezeigt werden würde als nächstes aus einer bereits angezeigten Sequenz.
Nach Angaben der Forscher , sind die beteiligten Neuronen ein Beweis für Zeitzellen: „Neuronen, deren Aktivität durch den zeitlichen Kontext innerhalb eines genau definierten Zeitfensters moduliert wird“.
Die Forscher sagen, dass einige dieser Neuronen aktiv daran beteiligt waren, sich die Bildsequenz in den Experimenten zu merken oder abzurufen, aber einige waren auch aktiv, wenn kein visueller Reiz vorhanden war, was darauf hindeutet, dass sie den Zeitfluss auch dann codierten, wenn nichts Besonderes geschah.
„Es wurde beobachtet, dass Zeitzellen in diesen leeren Zeiträumen zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten feuerten.“ schreiben die Forscher in ihrer Arbeit.
„Die zeitliche Modulation während dieser Lückenperioden kann nicht durch externe Ereignisse verursacht worden sein; Vielmehr scheinen sie ein sich entwickelndes zeitliches Signal als Ergebnis von Veränderungen in der Erfahrung der Patienten während dieser Zeit des Wartens darzustellen.“
Den Forschern zufolge sind Zeitzellen im menschlichen Gehirn „mehrdimensional“ und können Informationen in Bezug auf die Zeit kodieren, aber auch auf verschiedene Arten von Sinnesinformationen oder Reizen reagieren.
Das Team glaubt, dass es möglich ist, dass das mehrdimensionale Verhalten dieser Zeitneuronen das „Was“, „Wo“ und „Wann“ von Erfahrungen aufzeichnet und Elemente zusammenfügt, um aus einem Durcheinander von Eingaben kohärente Erinnerungen zu bilden .
„Das Phänomen der subjektiven ‚mentalen Zeitreise‘ ist ein Eckpfeiler des episodischen Gedächtnisses“, sagen die Forscher .
„Im Mittelpunkt unserer Erfahrung, die Vergangenheit noch einmal zu erleben, steht unsere Fähigkeit, sich lebhaft an bestimmte Ereignisse zu erinnern, die an einem bestimmten Ort und in einer bestimmten zeitlichen Reihenfolge stattgefunden haben … Unsere Ergebnisse liefern einen weiteren Beweis dafür, dass menschliche Neuronen im Hippocampus den Zeitfluss in einer Erfahrung darstellen.“
Über die Ergebnisse wird berichtet Das Journal of Neuroscience .