Wie lernen wir etwas Neues? So arbeitet unser Gehirn
Die Neurobiologen William Jake Wright, Nathan Hedrick und Takaki Komiyama von der University of California in San Diego haben in einer aktuellen Studie, wichtige Details über diesen Prozess in unserem Gehirn aufgedeckt.
Zunächst lautet die allgemeine Antwort, dass unser Gehirn Anpassungen vornimmt, um neue Informationen aufnehmen zu können. Um einem neuen Verhalten folgen zu können oder neu eingeführte Informationen zu behalten, verändert sich der Kreislauf des Gehirns.
Neuronen koordinieren die Kommunikation im Gehirn
Solche Veränderungen werden über Billionen von Synapsen - die Verbindungen zwischen einzelnen Nervenzellen, den so genannten Neuronen - koordiniert, über die dann die Kommunikation im Gehirn stattfindet.
In einem komplizierten Prozess bewirken neue Informationen, dass bestimmte Synapsen durch neue Daten stärker werden, während andere schwächer werden. Neurowissenschaftler bezeichnen diesen Prozess als „synaptische Plastizität“ und haben die Veränderungen genau untersucht. Sie haben zahlreiche molekulare Prozesse identifiziert, die diese Plastizität verursachen.
Nach welchen "Regeln" arbeiten unsere Synapsen?
Das Verständnis der „Regeln“, nach denen die Synapsen diesen Prozess durchlaufen, blieb jedoch unbekannt - ein Geheimnis, das bestimmt, wie gelernte Informationen im Gehirn gespeichert werden.
Das Forscherteam verwendete eine hochmoderne Methode zur Visualisierung des Gehirns, um in die Gehirnaktivität von Mäusen hineinzuzoomen und die Aktivitäten von Synapsen und Neuronenzellen, während der Lernaktivitäten zu verfolgen.
Neue Erkenntnisse dank neuer Technik
Mit der Möglichkeit, einzelne Synapsen wie nie zuvor zu sehen, enthüllten die neuen Bilder, dass Neuronen während Lernepisoden nicht einer Reihe von Regeln folgen, wie es nach herkömmlicher Auffassung angenommen worden war.
Einzelne Neuronen befolgen gleich mehrere Regeln
Vielmehr zeigten die Daten, dass einzelne Neuronen mehreren Regeln folgen, wobei zusätzlich Synapsen in verschiedenen Regionen unterschiedlichen Regeln folgen. Diese neuen Erkenntnisse können zu Fortschritten in vielen Bereichen beitragen - von Gehirn- und Verhaltensstörungen bis hin zur künstlichen Intelligenz.
Die Hauptfinanzierung dieser mehrjährigen Studie wurde durch mehrere Forschungsstipendien der National Institutes of Health der USA und einem Ausbildungsstipendium ermöglicht.
Quellenhinweise
Eurek Alert. (2025). Groundbreaking study uncovers how our brain learns. News. Releases
William J. Wright et al. (2025).Distinct synaptic plasticity rules operate across dendritic compartments in vivo during learning. Science 388,322-328.