Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass die Kodierung des Gehirngedächtnisses KI, Gedächtnistherapien und Lernwerkzeuge verbessern kann

Eine neue Forschungsarbeit mit dem Titel Human hippocampal and entorhinal neurons encodes the temporal structure of experience untersucht, wie unser Gehirn Erinnerungen organisiert, indem es Muster im Laufe der Zeit identifiziert, selbst wenn wir Ich bin mir ihrer nicht bewusst. Die Studie konzentrierte sich speziell auf Neuronen im Hippocampus und im entorhinalen Kortex, zwei Schlüsselregionen des Gehirns, die an Gedächtnis und Lernen beteiligt sind.

In dieser Studie überwachten Forscher die Gehirnaktivität von 17 Patienten, die an Epilepsie litten und intrakranielle Elektroden implantiert hatten – winzige Geräte, die im Gehirn platziert wurden, um die elektrische Aktivität zu überwachen. Dadurch konnten Wissenschaftler direkt beobachten, wie sich Neuronen verhalten, wenn Menschen Mustern oder Abfolgen von Ereignissen ausgesetzt sind. Für dieses Experiment wurden den Patienten 40 Minuten lang rund 120 Bilder von Menschen, Tieren, Gegenständen und Sehenswürdigkeiten gezeigt – ebenfalls in einer bestimmten Reihenfolge. Die Forscher analysierten, wie Neuronen im Hippocampus (einem Teil des Gehirns, der beim Speichern und Abrufen von Erinnerungen hilft) und im entorhinalen Kortex (einer Region, die mit dem Hippocampus kommuniziert, um sowohl Zeit als auch Raum zu verarbeiten) auf diese Bilder reagierten.

Eine wichtige Erkenntnis war, dass Neuronen ihre Aktivität langsam, aber stetig veränderten, als die Patienten diesen Bildmustern ausgesetzt wurden, auch wenn den Teilnehmern nichts über das Muster gesagt wurde. Die Neuronen kodierten, was die Bilder waren („welche“ Informationen) und in welcher Reihenfolge sie erschienen („wann“-Informationen). Dadurch wurde eine Darstellung derselben Sequenz/dieselben Musters erstellt, ein Prozess, der als Kodierung zeitlicher Sequenzen bekannt ist – im Wesentlichen die Art und Weise, wie das Gehirn die Reihenfolge von Ereignissen im Laufe der Zeit verfolgt. Selbst als die Bilder später in zufälliger Reihenfolge präsentiert wurden, erinnerten sich die Neuronen noch an die ursprüngliche Reihenfolge.

Neuronale Wiederholung war ein weiterer Aspekt derselben Studie, bei der die Neuronen das Gleiche schnell wiederholten Ablauf der Pausen. Es wird angenommen, dass diese Wiederholung viel schneller abläuft und dem Gehirn dabei hilft, die Erinnerung an die Sequenz zu festigen oder zu integrieren. Die Forscher zogen Parallelen zwischen der Kodierung von Raum und Zeit durch das Gehirn und legten nahe, dass ähnliche Mechanismen am Werk sind, unabhängig davon, ob man durch den Raum navigiert (z. B. durch ein Labyrinth oder einen begrenzten Raum geht) oder die Abfolge von Ereignissen in einer Zeitleiste verfolgt.

Was sind also die Implikationen dieser Forschung? Das Gehirn ist das komplexeste Organ der Welt und es wird uns dem Verständnis der Fähigkeit des Gehirns, Erfahrungen in vorhersehbaren Mustern zu organisieren, näher bringen. Auch ohne bewusstes Bewusstsein arbeiten unsere Neuronen daran, die Welt zu verstehen und Raum und Zeit zu organisieren, um uns dabei zu helfen, uns an zukünftige Ereignisse zu erinnern und sie vorherzusehen.

Reale Anwendungen in verschiedenen Bereichen umfassen die Bildung, wo diese Erkenntnisse zu verbesserten Lernmethoden führen könnten, indem Material so strukturiert wird, dass es widerspiegelt, wie das Gehirn Sequenzen auf natürliche Weise verarbeitet – kurz gesagt, eine bessere Gedächtnisspeicherung. Im Gesundheitswesen könnte die Forschung die Entwicklung von Therapien für Gedächtnisstörungen wie Alzheimer leiten. Künstliche Intelligenz und maschinelle Lernsysteme könnten von der Nachahmung der Vorhersagefähigkeiten des Gehirns profitieren und zu intelligenteren und anpassungsfähigeren Technologien führen.

Gehirn-Maschine-Schnittstellen, ähnlich dem Neuralink, könnten die zeitliche Kodierung nutzen, um Menschen mit neurologischen Beeinträchtigungen zu helfen. Dadurch können sie Prothesen oder Kommunikationsgeräte besser kontrollieren. Zu guter Letzt könnten die Behandlungen zur psychischen Gesundheit, insbesondere bei Erkrankungen wie posttraumatischer Belastungsstörung, intensiviert werden – indem wir einfach darauf abzielen, wie traumatische Erinnerungen kodiert und abgerufen werden, was uns neue Möglichkeiten eröffnet, mit aufdringlichen Gedanken umzugehen.

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