Schlaf ist lebensnotwendig und essenziell für die Regeneration des Körpers. Doch was passiert währenddessen im Gehirn? Forschende finden einen bisher unbekannten Mechanismus, der es möglich macht, täglich neue Erinnerungen zu speichern.

Im Schlaf wird die Fähigkeit des Gehirns, Erinnerungen zu verarbeiten und zu speichern, durch einen bestimmten Mechanismus wiederhergestellt. Das hat ein Forschungsteam der Cornell University herausgefunden. Die Ergebnisse der Untersuchung, die im Fachmagazin "Science" veröffentlicht wurden, zeigen, dass im Tiefschlaf bestimmte Teile des Hippocampus inaktiv sind. Das wiederum ermöglicht es den Neuronen, einen Reset durchzuführen. "Dieser Mechanismus könnte es dem Gehirn ermöglichen, am nächsten Tag dieselben Ressourcen, dieselben Neuronen, für neues Lernen wiederzuverwenden", wird die Neurobiologin Azahara Oliva in einer Mitteilung der Universität zitiert.

Als Hippocampus wird eine paarige Seepferdchen-ähnliche Struktur innerhalb des Gehirns bezeichnet. Sie soll vor allem dafür verantwortlich sein, bewusst gelernte Gedächtnisinhalte vom Kurz- ins Langzeitgedächtnis zu überführen. Das passiert hauptsächlich im Schlaf. Das Forschungsteam fragte sich nun, wie es möglich sei, ein Leben lang neue Dinge zu lernen, ohne alle Neuronen zu verbrauchen?

Aufgabe der mittleren Region geklärt?

Der Hippocampus wird in drei Bereiche geteilt, die in der Fachsprache auch mit C1, C2 und C3 bezeichnet werden. Während C1 und C3 gut erforscht sind und ihre Arbeit wesentlich in der Verarbeitung von Erinnerungen in Bezug auf Zeit und Raum besteht, war die Funktion von C2 bisher wenig bekannt. Diese Lücke kann das Forschungsteam um Oliva mit der aktuellen Studie offenbar schließen.

Wissen 19.06.24

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Für die Untersuchung wurden Elektroden in die Hippocampi von Mäusen implantiert. Das ermöglichte den Forschenden, die neuronale Aktivität im Gehirn der Tiere während des Lernens und während des Schlafens zu beobachten. "Wir haben festgestellt, dass es im Schlaf noch andere Zustände im Hippocampus gibt, in denen alles still ist", sagte Oliva. "Die Regionen CA1 und CA3, die zuvor sehr aktiv waren, waren plötzlich ruhig. Es ist ein Zurücksetzen des Gedächtnisses. Dieser Zustand wird von der mittleren Region, CA2, erzeugt."

Aufgaben von Pyramidenneuronen

Man geht davon aus, dass die sogenannten Pyramidenneuronen die aktiven Neuronen sind, die für funktionelle Zwecke wie das Lernen wichtig sind. Ein anderer Zelltyp, die Interneurone, hat verschiedene Untertypen. Die Forscher sahen bei ihrer Untersuchung, dass es im Gehirn parallele Schaltkreise gibt, die von zwei Interneuronentypen reguliert werden - einer reguliert das Gedächtnis, der andere ermöglicht das Zurücksetzen von Erinnerungen.

Mit den neuen Erkenntnissen lasse sich nicht nur erklären, wie wichtig Schlaf für Mensch und Tier sei. Es lasse sich auch zeigen, dass das "Gedächtnis ein dynamischer Prozess ist", so Oliva. Das Forschungsteam ist überzeugt davon, dass die Ergebnisse in Zukunft dabei helfen können, das Gedächtnis zu verbessern, beispielsweise bei Menschen mit Alzheimer. Sie glauben außerdem, dass mit dem Wissen um den Mechanismus auch Erinnerungen löschbar sind. Das könnte Menschen mit posttraumatischen Belastungsstörungen helfen.