Zusammenfassung: Forscher haben eine neuartige Funktion des Hippocampus bei der Entscheidungsfindung entdeckt und gezeigt, dass bestimmte Gehirnzellen, sogenannte „Zeitzellen“, durch Gerüche stimuliert werden, um schnelle „Go-, No-Go“-Entscheidungen zu ermöglichen.
Diese Studie zeigt, wie Mäuse lernten, fruchtige Düfte mit einer Belohnung zu assoziieren, was zu einer schnelleren und effizienteren Entscheidungsfindung führte.
Durch die Verfolgung der Aktivierung dieser Zellen als Reaktion auf Gerüche hat das Team einen direkten Zusammenhang zwischen Geruch, Hippocampusfunktion und assoziativem Lernen aufgedeckt, was darauf hindeutet, dass diese Zellen über die Erinnerung hinaus eine entscheidende Rolle spielen und den Entscheidungsprozess des Gehirns direkt beeinflussen.
Wichtige Fakten:
- Die Studie identifiziert „Zeitzellen“ im Hippocampus als Schlüsselakteure im Entscheidungsprozess des Gehirns, die durch spezifische Gerüche stimuliert werden, um schnelle Entscheidungen auszulösen.
- Mäuse konnten fruchtige Gerüche mit positiven Ergebnissen in Verbindung bringen und zeigten so, wie Geruchshinweise das Erlernen von Entscheidungsverhalten verbessern können.
- Diese Forschung wirft Licht auf die komplexe Beziehung zwischen Sinneswahrnehmung und kognitiven Prozessen und enthüllt neue Erkenntnisse über die Rolle des Hippocampus beim assoziativen Lernen und bei der Entscheidungsfindung.
Quelle: Universität von Colorado
Forscher am Anschutz Medical Campus der University of Colorado haben herausgefunden, dass Gerüche bestimmte Gehirnzellen stimulieren, die bei der schnellen Entscheidungsfindung „Go, No Go“ eine Rolle spielen könnten.
Die Studie wurde am Dienstag online in der Zeitschrift veröffentlicht Aktuelle Biologie.
Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf den Hippocampus, einen Bereich des Gehirns, der für Gedächtnis und Lernen von entscheidender Bedeutung ist. Sie wussten, dass sogenannte „Zeitzellen“ eine wichtige Rolle bei der Funktion des Hippocampus spielen, wussten jedoch nicht, welche Rolle sie beim assoziativen Lernen spielen.
„Das sind Zellen, die Sie daran erinnern, eine Entscheidung zu treffen – tun Sie dies oder das“, sagte der leitende Autor der Studie, Diego Restrepo, PhD, Neurowissenschaftler und Professor für Zell- und Entwicklungsbiologie an der University of Colorado School of Medicine.
Die Forscher beobachteten, dass Mäuse, die die Wahl hatten, auf einen fruchtigen Geruch zu reagieren, indem sie an einer Tülle leckten, die süßes Wasser lieferte, schnell lernten, den fruchtigen Geruch zu lecken, im Gegensatz zum Geruch von Mineralöl.
„Sie müssen den Geruch mit dem Ergebnis ihrer Tätigkeit in Verbindung bringen, deshalb lernen sie, Entscheidungen zu treffen“, sagte Ming Ma, PhD, Erstautor der Studie und leitender Dozent für Zell- und Entwicklungsbiologie an der CU School of Medizin. „Wenn es nach Früchten riecht, lecken sie und bekommen eine Belohnung. Wenn es Mineralöl ist, hören sie auf zu lecken.“
„Je mehr sie lernten, desto mehr wurden die Zellen stimuliert, was zu einer schnelleren Entschlüsselung der Gerüche führte und es den Mäusen ermöglichte, schnell den fruchtigen Geruch auszuwählen“, sagte Fabio Simoes de Souza, DSc, ein weiterer Erstautor der Studie ein Assistenzprofessor für Zell- und Entwicklungsbiologie an der CU School of Medicine.
Der Katalysator für die Entscheidungsfindung ist der Geruch, der durch die Nase wandert und neuronale Signale an den Riechkolben und den Hippocampus sendet. Die beiden Organe sind eng miteinander verbunden. Die Informationen werden schnell verarbeitet und das Gehirn trifft auf der Grundlage der Eingaben eine Entscheidung.
„Vorher wussten wir nicht, dass es im Hippocampus Entscheidungszellen gibt“, sagte Restrepo. „Der Hippocampus ist Multitasking-fähig.“
Die Zellen seien nicht immer eingeschaltet, mutmaßte Restrepo, weil sonst die Reize überwältigend werden könnten.
Die Studie erweitert das aktuelle Wissen darüber, was bei der Entscheidungsfindung im Gehirn eine Rolle spielt, insbesondere bei den schnellen „Go“- und „No-Go“-Entscheidungen, die Mäuse und Menschen ständig treffen.
„Der Hippocampus aktiviert entscheidungsvorhersagende Zeitzellen, die Ihnen einen Hinweis darauf geben, woran Sie sich erinnern sollten“, sagte Restrepo. „Früher ging man davon aus, dass Zeitzellen nur dazu dienten, an Ereignisse und Zeit zu erinnern. Hier sehen wir, wie Erinnerungen in den Neuronen kodiert werden und dann sofort abgerufen werden, wenn eine Entscheidung getroffen wird.“
Über diese Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung
Autor: David Kelly
Quelle: Universität von Colorado
Kontakt: David Kelly – Universität von Colorado
Bild: Das Bild stammt von Neuroscience News
Ursprüngliche Forschung: Offener Zugang.
„Die sequentielle Aktivität von CA1-Hippocampuszellen stellt eine zeitliche Gedächtniskarte für assoziatives Lernen bei Mäusen dar“ von Diego Restrepo et al. Aktuelle Biologie
Abstrakt
Die sequentielle Aktivität von CA1-Hippocampuszellen stellt eine zeitliche Gedächtniskarte für assoziatives Lernen bei Mäusen dar
Sequentielle neuronale Dynamiken, die durch Zeitzellen kodiert werden, spielen eine entscheidende Rolle bei der Funktion des Hippocampus. Die Rolle der sequentiellen neuronalen Dynamik des Hippocampus beim assoziativen Lernen ist jedoch eine offene Frage.
Wir verwendeten Zweiphotonen-Ca2+ Bildgebung von dorsalen CA1 (dCA1)-Neuronen im Stratum Pyramidale (SP) bei kopffixierten Mäusen, die eine assoziative Lernaufgabe „Go-No-Go“ durchführen, um zu untersuchen, wie die Geruchsvalenz in diesem Bereich des Gehirns zeitlich kodiert wird.
Wir fanden heraus, dass SP-Zellen unterschiedlich auf den belohnten oder unbelohnten Geruch reagierten. Die Reize wurden anhand der Aktivität des neuronalen Ensembles genau dekodiert, und die Genauigkeit nahm erheblich zu, als das Tier lernte, die Reize zu unterscheiden.
Die Entschlüsselung des Reizes aus einzelnen SP-Zellen, die unterschiedlich reagierten, ergab, dass die Entscheidungsfindung zu diskreten Zeitpunkten nach der Reizpräsentation stattfand. Die aus der Ensembleaktivität von Zellen in dCA1 entschlüsselte Leckvorhersage korrelierte linear mit dem Leckverhalten.
Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die sequentielle Aktivität von SP-Zellen in dCA1 eine zeitliche Gedächtniskarte darstellt, die für die Entscheidungsfindung beim assoziativen Lernen verwendet wird.