Menschliches Lernen neuer strukturierter Informationen über Zeit und Schlaf hinweg

Adaptives Handeln erfordert ein schnelles Erfassen der Struktur in der Umgebung und das Speichern des erworbenen Wissens für eine effektive zukünftige Nutzung. Die vorherrschenden Theorien des Hippocampus konzentrieren sich auf seine Fähigkeit, individuelle Momentaufnahmen von Erfahrungen zu kodieren, aber die Forscher und andere haben Beweise dafür gefunden, dass er auch für die Strukturierung von Erfahrungen entscheidend ist. Die Mechanismen dieser wesentlichen Form des Lernens sind nicht geklärt. Die Forscher haben ein neuronales Netzwerkmodell des Hippocampus entwickelt, das die Theorie konkretisiert, dass eines seiner Unterfelder mithilfe verteilter Darstellungen schnell Strukturen kodieren kann, einer leistungsstarken Darstellungsform, bei der Neuronenpopulationen auf mehrere verwandte Merkmale der Umgebung reagieren.

Das erste Ziel dieses Projekts besteht darin, Vorhersagen dieses Modells mithilfe hochauflösender funktioneller Magnetresonanztomographie (fMRT) in Paradigmen zu testen, die die Integration von Informationen über Erfahrungen hinweg erfordern. Die Ergebnisse werden grundlegende Mechanismen klären, wie Menschen neue Strukturen erlernen, zwischen bestehenden Modellen dieses Prozesses urteilen und als Grundlage für die weitere Modellentwicklung dienen. Es gibt auch konkurrierende Theorien über das letztendliche Schicksal neuer Hippocampus-Repräsentationen. Eine Ansicht geht davon aus, dass der Hippocampus im Schlaf aktuelle Informationen wiedergibt, um längerfristige verteilte Darstellungen im Neokortex aufzubauen. Eine andere Ansicht besagt, dass Erinnerungen direkt und unabhängig im Hippocampus und Neocortex gebildet und gefestigt werden.

Das zweite Ziel dieses Projekts besteht darin, diese Theorien zu testen. Die Forscher werden Veränderungen im Hippocampus und in der kortikalen Darstellung im Laufe der Zeit beurteilen, indem sie die Teilnehmer erneut scannen und Veränderungen im Gedächtnis mit einer Verzögerung von einer Woche verfolgen. Alle beobachteten Veränderungen im Gehirn und im Verhalten im Laufe der Zeit können jedoch auf generische Effekte der Zeit oder auf aktive Verarbeitung während des Schlafs zurückzuführen sein.

Das dritte Ziel besteht daher darin, die spezifischen kausalen Beiträge des Schlafes zur Konsolidierung strukturierter Informationen zu bewerten. Die Forscher werden Echtzeit-Schlaf-Elektroenzephalographie verwenden, um Tonsignale abzuspielen, um die Reaktivierung des Gedächtnisses zu beeinflussen. Die Forscher erwarten, dass diese Arbeit die anatomischen Substrate und vor allem die Art der Darstellungen klären wird, die die Kodierung und Konsolidierung neuartiger Strukturen in der Umwelt unterstützen.