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Schneller Dauerspeicher: Erinnerungen kann das Langzeitgedächtnis auch direkt abspeichern

Ratte mit FutterpelletLaden...
Laut einer verbreiteten Vorstellung funktioniert das menschliche Gedächtnissystem ganz ähnlich wie ein Computer: Neue Erinnerungen werden zunächst im "Arbeitsspeicher" – dem Hippocampus – zwischengelagert und dann nach und nach, mitunter erst im Schlaf, auf die "Festplatte" Großhirnrinde geschrieben. Dass dieses Bild nicht nur grob vereinfachend, sondern teils sogar falsch ist, demonstrieren nun Forscher um Richard Morris von der University of Edinburgh.

Langfristige Erinnerungsspuren können den Wissenschaftlern zufolge nämlich auch unmittelbar in der Großhirnrinde, dem Kortex, angelegt werden – allerdings nur unter bestimmten Bedingungen: Der Schnellspeicher funktioniert nach Meinung der Forscher nur, wenn sich die Informationen in bereits etablierte Schemata einfügen.

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Ratte mit Futterpellet | Die Ratten mussten lernen, wo es sich im Sand der Futterstellen nach Nahrung zu wühlen lohnte. Im entscheidenden Moment änderten die Forscher jedoch die Anordnung und prüften dann ab: Hatten sich die Tiere die neue Position gemerkt?
Ein solches Schema mussten als Versuchstiere dienende Ratten daher zunächst über einen Zeitraum von mehreren Wochen erlernen: Die Wissenschaftler präsentierten ihnen einen weitläufigen Käfig mit sechs Futterstellen, die jeweils nur eine Sorte Futter hergaben. Mit der Zeit hatten sich alle Tiere diese Futterstellen/Futtersorten-Zuordnung eingeprägt. Im entscheidenden Durchlauf variierte das Team um Morris jedoch die Verteilung – bei einigen Tieren nur sehr moderat, bei anderen hingegen radikal – und fragten die neue Zuordnung dann nach rund anderthalb Stunden wieder ab.

Bei den Ratten, die mit einer komplett durcheinander gewürfelten Zuordnung konfrontiert worden waren, hatte sich die Erinnerung nach diesen 90 Minuten wieder verflüchtigt, wie es typisch ist für Prozesse, die im Kurzzeitgedächtnis stattfinden. Diejenigen aber, die nur mit einer leichten Variation zu kämpfen hatten, konnten die neuen Futterstellen/Futtersorten-Paarungen in das bereits langfristig etablierte Schema integrieren, mutmaßen die Forscher. Die Tiere hatten sich jedenfalls die leicht veränderten Paarungen gemerkt.

Dass hierbei tatsächlich die Großhirnrinde die Speicherung übernahm, wiesen Morris und Kollegen anhand von Gewebeuntersuchungen des Hirns nach. Sie fanden in den entsprechenden kortikalen Regionen erhöhte Aktivität zweier charakteristischer Gene, die mit Vorgängen beim Synapsenumbau in Verbindung gebracht werden. Hier würden sich offenbar dauerhafte Gedächtnisspuren verfestigten, schlussfolgern die Wissenschaftler. Bei der Rattengruppe, die mit einer komplett umgeordneten Futterzuordnung geprüft wurde, fand sich keine erhöhte Genaktivität im Kortex, dafür zeigte hier der Hippocampus, der Ort der Kurzzeitspeicherung, Anzeichen laufender Verarbeitungsprozesse.

In einem zweiten Experiment konnte das Hirnforscherteam die schnelle Gedächtniskonsolidierung im Kortex sogar gezielt unterbinden. Sie injizierten den Ratten dazu eine Substanz in die entsprechenden Großhirnbereiche, die Rezeptoren lahmlegte, die für derartige Lernvorgänge verantwortlich sind. Das schnelle Schema-gebundene Lernen unterblieb daraufhin: Die Ratten konnten sich nach 90 Minuten an nichts mehr erinnern. (jd)

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