Hirnforscher lokalisieren Pforte zum menschlichen Gedächtnis

Probandenstudie erfasst Informationsfluss im Gehirn mit ultrapräziser Magnetresonanz-Tomographie
Gemeinsame Pressemitteilung des DZNE und der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg

Magdeburg, 26. November 2014, Das Gehirn nimmt ständig Informationen auf. Doch wie aus neuen Erlebnissen dauerhafte Erinnerungen entstehen, ist erst ansatzweise bekannt. Nun ist es einem internationalen Team unter der Federführung von Forschern der Universität Magdeburg und des DZNE gelungen, den Entstehungsort von Erinnerungen mit bislang unerreichter Genauigkeit zu bestimmen. Sie konnten diesen Ort auf einzelne Schaltkreise des menschlichen Gehirns eingrenzen. Dafür nutzten die Wissenschaftler eine besonders präzise Form der Magnetresonanz-Tomographie (MRT). Die Forscher hoffen, dass ihre Studienergebnisse und Untersuchungsmethode dazu beitragen könnten, besser zu verstehen, wie sich Alzheimer auf das Gedächtnis auswirkt. Sie berichten darüber im Fachjournal „Nature Communications“.

Beim Gedächtnis wirken verschiedene Hirnbereiche zusammen. Zwar ist vieles an dieser Wechselbeziehung noch ungewiss, bekannt ist aber, dass Erinnerungen hauptsächlich in der Hirnrinde gespeichert werden und sich die Schaltzentrale, die Gedächtnisinhalte erzeugt und auch wieder abruft, im Inneren des Gehirns befindet. Ort des Geschehens ist der sogenannte Hippocampus und der unmittelbar angrenzende Entorhinale Cortex. „Schon länger ist bekannt, dass diese Hirnareale an der Gedächtnisbildung beteiligt sind. Hier fließen Informationen zusammen und werden verarbeitet. Unsere Studie hat den Blick auf diese Situation weiter verfeinert“, erläutert Professor Emrah Düzel, Standortsprecher des DZNE in Magdeburg und Direktor des Instituts für Kognitive Neurologie und Demenzforschung der Universität Magdeburg. „Innerhalb des Hippocampus und des Entorhinalen Cortex konnten wir die Gedächtnisbildung bestimmten neuronalen Schichten zuordnen. Wir konnten genau feststellen, welche neuronale Schicht aktiv war. Das hat uns verraten, ob Information in den Hippocampus hineinfloss oder aus dem Hippocampus heraus in die Hirnrinde gelangte. Bisherige MRT-Verfahren waren nicht genau genug, um diese Richtungsinformation zu erfassen. Damit haben wir erstmals nachweisen können, wo sich im Gehirn sozusagen der Eingang zum Gedächtnis befindet.“

Für die aktuelle Studie untersuchten die Wissenschaftler die Gehirne von Probanden, die sich für einen Gedächtnistest zur Verfügung gestellt hatten. Die Forscher setzten dafür eine besondere Form der Magnetresonanz-Tomographie ein, die „Ultra-Hochfeld-MRT“ bei 7 Tesla. Dadurch konnten sie die Aktivität einzelner Hirnregionen mit bislang unerreichter Genauigkeit erfassen.

Präzisionsverfahren für die Alzheimerforschung

„Mit dieser Messmethode können wir den Informationsfluss im Gehirn nachvollziehen und die Hirnbereiche, die an der Verarbeitung von Erinnerungen beteiligt sind, mit großer Detailtiefe untersuchen“, so Düzel. „Davon erhoffen wir uns neue Erkenntnisse darüber, wie die für Alzheimer typischen Gedächtnisstörungen entstehen. Sind bei einer Demenz die Informationen an der Pforte zum Gedächtnis noch intakt? Setzt die Störung also erst bei der späteren Weiterverarbeitung im Gedächtnis ein? Das sind Fragen, die wir hoffen, beantworten zu können.“

Diese Studie wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 779 „Neurobiologie motivierten Verhaltens“ gefördert.

Originalveröffentlichung
Laminar activity in the hippocampus and entorhinal cortex related to novelty and episodic encoding.
Anne Maass, Hartmut Schütze, Oliver Speck, Andrew Yonelinas, Claus Tempelmann, Hans-Jochen Heinze, David Berron, Arturo Cardenas-Blanco, Kay H. Brodersen, Klaas Enno Stephan, Emrah Düzel.
Nature Communications, 2014, doi: 10.1038/ncomms6547

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