Ähnlich wie Eichhörnchen verstecken Schwarzkopfmeisen ihre Nahrung und behalten den Überblick über viele tausend kleine Schätze, die in Ritzen oder Löchern in der Baumrinde verkeilt sind. Wenn ein Vogel zu einem seiner vielen Futterlager zurückkehrt, löst eine bestimmte Gruppe von Nervenzellen im Gedächtniszentrum seines Gehirns einen kurzen Aktivitätsblitz aus. Wenn die Meise zu einem anderen Versteck geht, leuchtet eine andere Kombination von Neuronen auf.
Diese neuronalen Kombinationen wirken wie Strichcodes, und ihre Identifizierung kann wichtige Erkenntnisse darüber liefern, wie episodische Erinnerungen – Berichte über bestimmte vergangene Ereignisse, wie zum Beispiel, was Sie letztes Jahr an Ihrem Geburtstag getan haben oder wo Sie Ihre Brieftasche gelassen haben – im Gehirn kodiert und abgerufen werden Gehirn, berichten Forscher vom 29. März Zelle.
Es sei schwierig, diese Art von Gedächtnis bei Tieren zu untersuchen, sagt Selmaan Chettih, Neurowissenschaftler an der Columbia University. „Man kann eine Maus nicht einfach fragen, welche Erinnerungen sie heute gebildet hat.“ Doch das sehr präzise Verhalten der Meisen bietet den Forschern eine goldene Chance. Jedes Mal, wenn eine Meise einen Cache erstellt, stellt dies einen einzelnen, genau definierten Moment dar, der im Hippocampus aufgezeichnet wird, einer Struktur im Gehirn von Wirbeltieren, die für das Gedächtnis von entscheidender Bedeutung ist.
Um das episodische Gedächtnis der Vögel zu untersuchen, bauten Chettih und seine Kollegen eine spezielle Arena aus 128 kleinen, künstlichen Speicherplätzen. Das Team führte kleine Sonden in die Gehirne von fünf Meisen ein, um die elektrische Aktivität einzelner Neuronen zu verfolgen, und verglich diese Aktivität mit detaillierten Aufzeichnungen der Körperpositionen und Verhaltensweisen der Vögel.
Als die Vögel ihre Samen zwischenspeicherten und abholten, leuchtete eine bestimmte Untergruppe von Neuronen, die 7 Prozent oder weniger des gesamten Hippocampus ausmachte, kurzzeitig auf, sagt Chettih. Jeder Cache schien seine eigene einzigartige Kombination von Neuronen oder neuronalen Barcodes zu haben, und diese Barcodes unterschieden sich sogar für einzelne Caches am selben Ort.
Es ist möglich, dass Barcodes eine Art Engramm sind, die vorgeschlagenen physischen Manifestationen einer Erinnerung (SN: 24.01.18). Solche Barcodes werden wahrscheinlich bei vielen Arten verwendet, wenn man bedenkt, wie ähnlich die Physiologie des Hippocampus zwischen Tieren ist, die durch Hunderte Millionen Jahre Evolution voneinander getrennt sind, sagt Chettih. Es sind jedoch weitere Untersuchungen erforderlich, um dies zu bestätigen.
Diese Barcodes scheinen parallel zu einer anderen Gruppe von Neuronen im Hippocampus zu funktionieren, den sogenannten Ortszellen, die Informationen über den Standort eines Tieres kodieren. Ortszellen gelten weithin als Grundlage des episodischen Gedächtnisses.
Dies liegt zum Teil daran, dass unsere Erinnerungswahrnehmung mit dem Standort verknüpft ist, sagt Kazumasa Tanaka, ein Neurowissenschaftler am Okinawa Institute of Science and Technology in Japan, der nicht an der Studie beteiligt war. „Wenn Sie sich an ein bestimmtes Ereignis erinnern, das in der Vergangenheit passiert ist, kann diese episodische Erinnerung nicht davon getrennt werden, wo oder wann dieses Ereignis passiert ist.“
Ortszellen veränderten ihre Aktivität während des Cachings nicht, was die Forscher überraschte. Die Ergebnisse deuten jedoch auf eine zusätzliche Nuance dieses Gedächtnisverständnisses hin, sagt Chettih, bei der der Hippocampus einen separaten „Index“ erstellt, der all die verschiedenen Eingaben, die eine Erfahrung ausmachen, zu einer eindeutigen Erinnerung zusammenfasst.
Tanaka weist darauf hin, dass es mittlerweile mehrere Kandidaten für Indexierungssysteme im Hippocampus gibt und dass es möglich ist, dass das episodische Gedächtnis aus mehreren gleichzeitigen Codierungsschemata entsteht.
Chettihs Team entdeckte außerdem einen „Seed-Code“, bei dem Neuronen das Vorhandensein oder Fehlen eines Seeds in einem Cache kodieren. Die möglichen Zusammenhänge zwischen den drei verschiedenen Neuronenaktivitätsmustern – dem Strichcode, dem Ortscode und dem Samencode – faszinieren Thomas McHugh, einen Neurowissenschaftler am RIKEN Center for Brain Science in Wakō, Japan, der nicht an der Forschung beteiligt war.
„Wenn wir verstehen, wie sie interagieren, werden wir wahrscheinlich viel mehr darüber erfahren, wie das Gedächtnis funktioniert“, sagt McHugh.
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