Das Erlernen einer neuen Fertigkeit kann Stunden engagierter Übung erfordern. Jetzt hat ein Forscherteam, das Mäuse am Cold Spring Harbor Laboratory in New York untersucht, Aufschluss darüber gegeben, was im Gehirn passiert, wenn eine neue Fähigkeit erworben wird, indem es erfolgreich die Änderungen abbildet, die in der Verdrahtung von Zellschaltkreisen und der Leistung von Neuronen auftreten.
Die Erkenntnis könnte zu einem tieferen Verständnis darüber führen, wie das Erlernen einer Fertigkeit verschiedene Teile des Gehirns verändert, und vielleicht sogar zu neuen Methoden zur Verbesserung des Lernens führen, sagen sie.
Das Team trainierte die Mäuse darauf, auf eine Reihe von Blitzen und Klicks zu reagieren, indem sie an einer der drei Wasserhosen vor ihnen leckten. Sie leckten an der mittleren Tülle, um den Test zu starten, eine Seite, um eine hohe Rate an Klicken und Blinken zu melden, und die andere Seite, um eine niedrige Rate an Blinken und Klicken zu melden. Wenn die Mäuse die richtige Entscheidung trafen, erhielten sie eine Belohnung.
Die Forscher überwachten dann das Gehirn der Mäuse im Laufe mehrerer Wochen mit modernsten Bildgebungstechniken und verfolgten die Veränderungen, während die Mäuse bei der Aufgabe immer besser wurden.
Im Laufe der Zeit wurden die von den Mäusen in der Aufgabe verwendeten Neuronen feiner abgestimmt, feuerten nur, wenn die richtige Entscheidung getroffen wurde, und begannen auch, schneller zu reagieren.
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Als die Tiere gerade erst anfingen zu lernen, reagierten die Neuronen erst, als sie die Wahl trafen. Aber als das Tier an Erfahrung gewann, reagierten die Neuronen viel früher, was auf ein viel höheres Maß an Fachwissen hinweist.
"Wir haben die Aktivität von Hunderten von Neuronen gleichzeitig aufgezeichnet und untersucht, was die Neuronen beim Lernen gemacht haben", sagte CSHL Associate Professor Anne Churchland, die leitende Autorin der Studie.
„Niemand wusste wirklich, wie Tiere oder Menschen die Struktur einer Aufgabe lernen und wie die neuronale Aktivität dies unterstützt. Die meisten Studien zur Entscheidungsfindung konzentrierten sich auf den Zeitraum, in dem die Tiere wirklich Experten sind. Aber wir konnten sehen, wie sie zu dem Zustand kommen.“ indem sie die Neuronen in ihrem Gehirn während des gesamten Lernens messen“, sagte Churchland.
„Wir haben festgestellt, dass das Lernen bei allen Tieren allmählich über etwa 4 Wochen erfolgt. Und wir fanden heraus, dass Aktivitätsänderungen in einer ganzen Reihe von Neuronen das Lernen unterstützen.“