Unsere Forschung

Nach dem Enkodieren (also dem Lernen) müssen die neuronalen Repräsentationen vergangener Erfahrungen stabilisiert werden, um zu dauerhaften Erinnerungen zu werden. Während dieses Prozesses verlagert sich das neuronale Substrat, das neue Erinnerungen speichert, allmählich von hochplastischen hippocampalen Netzwerken hin zu langsamer lernenden Netzwerken in der Großhirnrinde (dem Neokortex), ein Prozess, der als systemische Gedächtniskonsolidierung bezeichnet wird. Man geht davon aus, dass diese Umwandlung durch wiederholtes Training der neokortikalen Gedächtnisnetzwerke erreicht wird, entweder durch aktives Üben oder durch Offline-Reaktivierung während des Schlafs.

Schlaf spielt eine entscheidende Rolle bei der Bildung dauerhafter Erinnerungen. Wir haben eine Methode entwickelt, um Gedächtniswiederverarbeitung während des Schlafs beim Menschen sichtbar zu machen. So können wir Muster in der Hirnaktivität entdecken, die mit früheren Lernerfahrungen in Verbindung stehen (Schönauer, Alizadeh, et al., Nat Commun, 2017). Unsere aktuelle Forschung konzentriert sich auf die Frage, wie die Gedächtnisverarbeitung während des Schlafs zu langfristigen Speicherung führt, und welche Inhalte bevorzugt reaktiviert werden.

Im Gegensatz zu der seit langem vertretenen Auffassung, dass die Konsolidierung von Erinnerungen Wochen oder Monate dauert, kann dieser Prozess durch zusätzliche Lernwiederholungen erheblich beschleunigt werden. Mithilfe einer neuartigen diffusionsbasierten Bildgebungsmethode, die lerninduzierte Plastizität im menschlichen Gehirn misst (diffusionsgewichtetes MRT), konnten wir zeigen, dass lernbedingte Veränderungen der funktionellen Hirnaktivität bereits nach einer einzigen Lernsitzung schnelle Veränderungen der Hirnstruktur hervorrufen, ein sogenanntes „Engramm,“ also eine physikalische Gedächtnisspur (Brodt et al., Science, 2018). Unsere aktuelle Forschung untersucht, wie sich Gedächtnis-Engramme von Beginn des Lernens an entwickeln und wie sie sich im Laufe der Zeit verändern.