Gehirnwellen werden stärker von Erinnerungen an ein Ereignis getrieben als von dem Ereignis selbst

Wenn viele Neuronen aktiviert werden, erzeugen sie rhythmische elektrische Impulse, ähnlich wie eine Welle von Zuschauern, die ihre Arme in einem vollbesetzten Stadion erheben, und erzeugen eine erkennbare Reflexion dessen, was in unseren Gehirnen vor sich geht.

Diese Gehirnwellen, oder neurale Oszillationen, lassen sich in fünf Kategorien einteilen - Gamma, Beta, Alpha, Theta und Delta - je nach ihrer Amplitude und Frequenz. Wir zeigen Gamma-Wellen, wenn wir Probleme lösen oder lernen, Beta-Wellen, wenn wir wachsam oder aufgeregt sind, Alpha-Wellen, wenn wir körperlich und geistig entspannt sind, Theta-Wellen während Momente der Kreativität und Meditation und Delta-Wellen während des tiefen, traumlosen Schlafs.

Frühere Forschungen haben gezeigt, dass Theta-Oszillationen im Hippocampus, einer komplexen Struktur tief im zeitlichen Lappen des Gehirns, mit der Gedächtnisbildung und räumlichen Navigation verbunden sind. Eine neue Studie unter der Leitung von Forschern der University of Arizona hat untersucht, was die Produktion dieser Theta-Oszillationen antreibt.

Bisher wurde angenommen, dass im Vergleich zur Gedächtnisbildung die äußere Umgebung einer Person eine wichtigere Rolle bei der Anregung von Theta-Oszillationen spielt. Das heißt, die beim Erleben eines Ereignisses erzeugten Oszillationen waren größer als diejenigen, die bei der Erinnerung an das Ereignis erzeugt wurden. Die aktuelle Studie legt jedoch nahe, dass dies nicht der Fall ist.

"Überraschenderweise haben wir festgestellt, dass Theta-Oszillationen beim Menschen häufiger auftreten, wenn jemand sich nur an Dinge erinnert, im Vergleich zu direktem Erleben von Ereignissen", sagte Sarah Seger, Erstautorin der Studie.

Die Forscher rekrutierten 13 Patienten, bei denen epileptische Anfälle mit intrakranialen Elektroden überwacht wurden, und zeichneten ihre hippocampalen Theta-Oszillationen auf. Die Patienten absolvierten eine räumliche Navigationsaufgabe am Laptop-Computer, indem sie mit einem Joystick eine virtuelle Realitätsstadt navigierten, um einen bestimmten Laden zu erreichen. Wenn sie ihr Ziel erreichten, wurde das Experiment unterbrochen und die Patienten wurden gebeten, sich den Ort vorzustellen, an dem sie ihre Navigation begonnen hatten, und die gerade zurückgelegte Route geistig nachzuvollziehen.

Während des Joystick-gesteuerten Navigationsprozesses kamen Theta-Oszillationen weniger häufig und von kürzerer Dauer vor im Vergleich zu den Oszillationen, die auftraten, als die Patienten sich nur die Route vorstellten. Basierend auf ihren Ergebnissen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass das Gedächtnis die Hauptursache für die Theta-Aktivität beim Menschen ist.

Sie sagen, dass ihre Ergebnisse verwendet werden könnten, um das Gedächtnis bei Menschen mit Hirnschäden oder kognitiven Beeinträchtigungen, verursacht durch Schlaganfall, Anfälle oder Krankheiten wie Parkinson, zu verbessern. Das Engagement in kognitivem Training und Rehabilitation, indem Menschen aktiv Erinnerungen erstellen, würde Theta-Oszillationen antreiben, was das Gedächtnis im Laufe der Zeit verbessern könnte, sagen die Forscher.

"Im Grunde genommen nehmen Sie einen Patienten mit Gedächtnisproblemen und versuchen, ihm beizubringen, besser im Gedächtnis zu sein", sagte Arne Ekstrom, Korrespondenzautor der Studie.

Die Forscher planen weitere Untersuchungen mit frei laufenden Patienten anstelle von Patienten im Bett, um zu sehen, wie sich tatsächliche Navigation auf Theta-Oszillationen im Vergleich zur Erinnerung auswirkt.