Zusammenfassung: Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass das Kleinhirn für die Bildung des Langzeitgedächtnisses für motorische Fähigkeiten wichtig ist und sich damit von Kurzzeitgedächtnissystemen unterscheidet. Patienten mit einer Schädigung des Kleinhirns zeigten in kurzen Zeitabständen eine normale Leistung bei motorischen Aufgaben, waren jedoch bei längeren Zeitabständen beeinträchtigt, was einen direkten Zusammenhang zwischen dem Kleinhirn und dem sensomotorischen Langzeitgedächtnis darstellt.
Diese Ergebnisse beseitigen Inkonsistenzen in früheren Studien und unterstreichen die Bedeutung von Zeitverzögerungen für das Verständnis des Rückgangs des motorischen Gedächtnisses bei der Degeneration des Kleinhirns.
Grundlegende Fakten
- Das Kleinhirn ist für die Bildung des Langzeitgedächtnisses motorischer Fähigkeiten von entscheidender Bedeutung.
- Patienten mit Kleinhirnschäden schnitten bei Aufgaben mit kurzer Dauer besser ab als bei Aufgaben mit langer Dauer.
- Die Studie gleicht Inkonsistenzen in der bisherigen Forschung aus, indem sie sich auf Probezeiten konzentriert.
Quelle: Harvard
Erinnern Sie sich an den Namen Ihres Zweitklässlers oder an das, was Sie heute zu Mittag gegessen haben? Zwischen diesen Erinnerungen liegen möglicherweise Jahrzehnte, beide werden jedoch als Langzeiterinnerungen betrachtet.
Vor mehr als einem halben Jahrhundert entdeckten Neurowissenschaftler, dass eine Schädigung eines Bereichs des Gehirns, der als medialer Temporallappen (MTL) bezeichnet wird, zu einer schweren Beeinträchtigung des deklarativen Langzeitgedächtnisses – Erinnerungen an offensichtliche Tatsachen wie Namen und Daten – führte, diese jedoch stark beeinträchtigte kurzfristig. Das Gedächtnis ist intakt.
Patienten mit MTL-Schäden können ein kurzes Gespräch aufnehmen und fortsetzen, können sich aber schon nach ein oder zwei Minuten nicht mehr daran erinnern, dass das Gespräch jemals stattgefunden hat.
Überraschenderweise waren diese Patienten jedoch in der Lage, neue motorische Fähigkeiten zu erlernen und diese über Tage, Monate oder sogar länger zu behalten, was darauf hindeutet, dass MTL-Schäden kaum Auswirkungen auf das Gedächtnis motorischer Fähigkeiten hatten.
Welcher Bereich des Gehirns ist also für das Langzeitgedächtnis motorischer Fähigkeiten, beispielsweise beim Fahrradfahren, verantwortlich? Gibt es unterschiedliche Bereiche, in denen kurz- und langfristige sensomotorische Erinnerungen gebildet werden? Forscher versuchen seit Jahren, diese Fragen zu beantworten.
Nun haben Forscher der Harvard John Paulson School of Engineering and Applied Science (SEAS) gezeigt, dass Kurz- und Langzeitgedächtnisse motorischer Fähigkeiten ebenso wie deklarative Erinnerungen in verschiedenen Regionen des Gehirns, im Kleinhirn, gebildet werden. Von entscheidender Bedeutung für die Bildung eines langfristigen Fähigkeitsgedächtnisses.
Die Forschung ist veröffentlicht in Verfahren der Nationalen Akademie der Wissenschaften.
„Diese Arbeit erweitert unser Verständnis der Rolle des Kleinhirns beim sensomotorischen Lernen und weist auf eine Rolle des Kleinhirns als Tor zur Bildung stabiler Erinnerungen an sensomotorische Fähigkeiten hin, die weitgehend unabhängig von Kurzzeitgedächtnissystemen sind“, sagte Maurice Smith. Gordon MacKay, Professor für Bioingenieurwesen an der SEAS und leitender Autor der Studie.
Forscher wissen seit langem, dass das Kleinhirn für das motorische Lernen wichtig ist, aber welche Rolle es bei der Bildung des Kurz- und Langzeitgedächtnisses für Fähigkeiten spielt, ist noch nicht klar. Um die Beziehung zwischen dem Kleinhirn und diesen Erinnerungen zu verstehen, ließen sich Smith und Erstautor Alexis Hadjiosev, Postdoktorand am SEAS und am Massachusetts General Hospital, von einer scheinbar chaotischen Reihe früherer Erkenntnisse zum motorischen Lernen bei Patienten mit Kleinhirnschäden inspirieren.
Während alle diese früheren Studien Hinweise auf eine Beeinträchtigung des sensomotorischen Lernens bei Personen mit Kleinhirnschäden fanden, variiert das Ausmaß dieser Beeinträchtigung zwischen ihnen stark.
„Obwohl diese Diskrepanz möglicherweise auf Unterschiede in der Schadensmenge, der genauen Lokalisierung oder auf Unterschiede in der Art der verwendeten motorischen Lernaufgaben zurückzuführen ist, haben wir eine andere Vorstellung“, sagte Smith.
Smith und Hagiosev gingen davon aus, dass subtile Zeitunterschiede zwischen Experimenten – das sogenannte Speicherfenster – die meisten der beobachteten Diskrepanzen erklären könnten.
„Dies wäre der Fall, wenn das sensomotorische Langzeitgedächtnis speziell durch eine Schädigung des Kleinhirns beeinträchtigt wäre, da längere Gedächtnisfenster die Abhängigkeit vom beeinträchtigten Langzeitgedächtnis erhöhen würden“, sagte Hadjiosev.
Die Herausforderung bestand darin, dass über diese Zeitintervalle in veröffentlichten Artikeln selten berichtet wird. Die teils Forscher, teils Forscher, Smith und Hagiosev haben detaillierte Rohdaten aus zwei dieser Studien aufgespürt, anhand derer sie Versuchsintervalle für die gesamte Versuchssequenz für alle untersuchten Personen bestimmen konnten.
Die Forscher fanden heraus, dass beide Studien insgesamt eine relativ kurze Dauer hatten und bei Patienten mit schwerer Kleinhirnerkrankung im Vergleich zu gesunden Personen nur geringfügige Lernbeeinträchtigungen berichteten.
Dies bedeutet, dass Patienten mit Kleinhirndegeneration nur geringfügig schlechter abschnitten als gesunde Personen, wenn die Teilnehmer gebeten wurden, dieselbe Aufgabe beispielsweise fünfmal mit nur wenigen Sekunden Abstand zwischen den einzelnen Wiederholungen auszuführen.
Doch als Smith und Hagiosev tiefer in die Daten eintauchten, fanden sie etwas Interessantes. Zwischen den Versuchen gab es manchmal mehr Zeit, um dem Forschungsteam die Möglichkeit zu geben, sich neu zu starten, oder um den Teilnehmern eine kurze Pause zu gönnen.
„Als wir diese Unterschiede von Versuch zu Versuch untersuchten, stellten wir fest, dass dieselben Patienten, die bei ihren Kurzintervall-Trainingsversuchen nahezu normale Leistungen zeigten, bei ihren Langintervall-Versuchen während derselben Sitzung deutlich beeinträchtigt waren die Daten aus beiden Studien“, sagte Hadjiusev.
Anschließend untersuchte das Team mehr als ein Dutzend weitere Studien, in denen Personen mit Kleinhirndegeneration motorische Aufgaben ausführten, und stellte fest, dass Studien, bei denen eine größere Anzahl von Bewegungsrichtungen in der Aufgabe verwendet wurde, die Zeit zwischen Versuchen derselben Richtung verlängern könnten Menschen, die das sensomotorische Gedächtnis teilen, führten im Vergleich zu Menschen mit geringeren Bewegungstendenzen besser zu einer deutlichen Zunahme der Gedächtnisbeeinträchtigung.
„Diese Ergebnisse verdeutlichen, wie wichtig Zeit ist, um den Gedächtnisverlust bei Patienten mit Kleinhirndegeneration zu verstehen und die Diskrepanz zwischen Studie und Studie bei der Untersuchung der Auswirkungen von Kleinhirnschäden auf die sensomotorische Lernfähigkeit aufzulösen“, sagte Smith.
„Unsere Forschung umfasst in der Regel die Entwicklung neuer experimenteller Manipulationen, um neue Datensätze zu erhalten, die Einblick in Lern- und Gedächtnismechanismen geben können, aber manchmal kann es schon aussagekräftiger sein, alte Daten durch die richtige Linse zu betrachten.“
Über Neuigkeiten aus der motorischen Gedächtnis- und Neurowissenschaftsforschung
Autor: Leah Burroughs
Quelle: Harvard
Kommunikation: Leah Burroughs – Harvard
Bild: Bildquelle: Neuroscience News
Ursprüngliche Suche: Geschlossener Zugang.
„Das Kleinhirn dient als Analogon des medialen Temporallappens für das sensorische Gedächtnis„Geschrieben von Alex M. Hadjiosev et al. Mit Menschen
eine Zusammenfassung
Das Kleinhirn dient als Analogon des medialen Temporallappens für das sensorische Gedächtnis
Das Kleinhirn ist für das sensorische Lernen von entscheidender Bedeutung. Der konkrete Beitrag, den sie leisten, bleibt jedoch unklar.
Inspiriert von der klassischen Erkenntnis, dass für deklarative Erinnerungen die Strukturen des medialen Temporallappens (MTL) ein Tor zur Bildung des Langzeitgedächtnisses darstellen, für das Kurzzeitgedächtnis jedoch nicht erforderlich sind, stellten wir die Hypothese auf, dass das Kleinhirn für sensomotorische Erinnerungen eine ähnliche Rolle spielen könnte .
Hier untersuchten wir sensomotorisches Lernen bei Personen mit schwerer Ataxie aufgrund einer Kleinhirndegeneration.
Wir zerlegen Erinnerungen, die beim sensomotorischen Lernen entstehen, in einen kurzfristigen, zeitlich schwankenden Anteil, der mit einer Zeitkonstante von nur 15 bis 20 Sekunden schnell abklingt und somit nicht zu einer langfristigen Speicherung und einem langfristigen, zeitlich stabilen Gedächtnis führen kann. Ein Inhaltsstoff, der 60 Sekunden oder länger hält und zu einer langfristigen Retention führt.
Bemerkenswerterweise stellen wir fest, dass diese Personen trotz hoher und sogar erhöhter Werte des zeitlich persistenten sensomotorischen Gedächtnisses ein signifikant niedriges Niveau des zeitlich persistenten sensomotorischen Gedächtnisses aufweisen.
Insbesondere stellen wir fest, dass sich beide Beeinträchtigungen systematisch mit der Dauer des Speicherfensters über kürzere Speicherfenster (25 s) hinweg verschlimmern.
Diese Dissoziation offenbart eine einzigartige Rolle des Kleinhirns als Tor zur Bildung von langfristigen, aber nicht kurzfristigen sensomotorischen Erinnerungen, was die Rolle des MTL in deklarativen Erinnerungen widerspiegelt.
Es zeigt somit die Existenz unterschiedlicher neuronaler Substrate für das kurz- und langfristige sensomotorische Gedächtnis auf und erklärt sowohl die in dieser Studie festgestellten Unterschiede zwischen den einzelnen Versuchen als auch die Unterschiede zwischen den einzelnen Langzeitstudien bei den Auswirkungen auf das Kleinhirn. Schädigung der sensorisch-motorischen Lernfähigkeit.
