Repräsentation räumlich-zeitlicher Information im episodischen Gedächtnis und der Navigation des Menschen

Zeitgenössische Modelle der räumlichen Navigation und des episodischen Gedächtnisses (Gedächtnis für Ereignisse) postulieren, dass ihre zugrunde liegenden Berechnungen hauptsächlich aus gemeinsamen neuronalen Mechanismen innerhalb der medialen Temporallappen entstehen. Im Rahmen der letzten beiden Finanzierungsrunden für diese wettbewerbsfähige Verlängerung begannen die Forscher mit der Abgrenzung wichtiger kognitiver und neuronaler Unterschiede zwischen Navigation und episodischem Gedächtnis. Das sich entwickelnde neue Rahmenwerk argumentiert für Navigation als eine sensorisch gesteuerte kognitive Motorik, die die Extraktion räumlicher Regelmäßigkeiten beinhaltet, und für episodisches Gedächtnis als hauptsächlich intern gesteuert und ordinale Platzhalter beinhaltend. Die Forscher vermuten, dass Navigation und episodisches Gedächtnis daher teilweise unterschiedliche Gehirnregionen und makroskalige Netzwerke involvieren, obwohl wo und wie diese Unterschiede im Gehirn entstehen, ein Bereich aktiver Erforschung bleibt. Hier testen die Forscher neuartige Aspekte dieses theoretischen Rahmens: wie bestehendes Wissen den Erwerb neuer episodischer Erinnerungen im Vergleich zu navigationsbezogenen Repräsentationen sowohl über längere (Tage und Wochen; Ziel 1) als auch kürzere (Stunden; Ziel 2) Intervalle unterschiedlich beeinflusst. Durchgängig schlagen die Forscher sinnvolle alternative Modelle vor, einschließlich der Idee, dass Konnektivität zum Hippocampus und Neokortex sowie kortikale makroskalige Netzwerke außerhalb des Hippocampus im Vergleich zur Navigation kritische und einzigartige Rollen im episodischen Gedächtnis spielen. In Ziel 1 schlagen die Forscher vor, unter Verwendung von hochauflösendem fMRT drei verschiedene Experimente einzusetzen, um zu vergleichen, wie Schema (bestehendes räumliches Wissen) und Skripte (bestehendes zeitliches Wissen) unterschiedlich mit neuem Lernen im Kontext von episodischem Gedächtnis und Navigation interagieren. Zusammen werden die Ergebnisse dieser Experimente mechanistische Einblicke liefern, wie Menschen episodische Erinnerungen und navigationsrelevantes Wissen über längere Intervalle organisieren, was für die kognitive Rehabilitation bedeutsam sein könnte. In Ziel 2 konzentrieren sich die Forscher darauf, wie episodisches Gedächtnis mit Navigation und bestehendem Wissen über kurzfristige Intervalle (Stunden) interagiert, indem sie mentale Simulation vor und nach der Navigation untersuchen. Mentale Simulation beinhaltet das aktive Erinnern oder Planen von Erfahrungen und hat direkte Verbindungen zu kognitiven Prozessen, die für episodisches Gedächtnis zentral sind, insbesondere in unseren drei verschiedenen vorgeschlagenen Experimenten. Hier wird das Team des Hauptforschers zeitaufgelöste intrakranielle EEG in Verbindung mit Dr. Brad Lega an der University of Texas Southwestern einsetzen, um den mnemonischen Inhalt sowohl von Navigation als auch mentaler Simulation besser zu identifizieren, einschließlich einer kausalen Manipulation mit dem muskarinischen Acetylcholin-Antagonisten Scopolamin und Einzelzellaufzeichnungen. Zusammen werden die Experimente in Ziel 2 neuartige Einblicke in die mechanistische Basis von episodischem Gedächtnis und navigationsbezogenen Repräsentationen liefern. Solche mechanistischen Erkenntnisse könnten hilfreich bei der Entwicklung von Neurostimulations- oder pharmakologischen Protokollen (z.B. unter Beteiligung von Acetylcholin) sein, die verwendet werden könnten, um entweder beeinträchtigte Gedächtnis- oder Navigationsfunktionen nach Schlaganfall, Anfallschäden oder anderen Hirnverletzungen, die die Hippocampusfunktion beeinträchtigen, zu stärken.