Wer wissen möchte, wie das Gedächtnis funktioniert, kommt um einen Blick in das Gehirn nicht herum. Ein innovatives 3D-Computer-Modell macht es nun möglich,Verbindungen zwischen den Neuronen zu berechnen und darzustellen.

Forscher der Ruhr-Universität Bochum entwickelten eine neue Methode, mit deren Hilfe sie ein 3D-Modell einer gedächtnisrelevanten Hirnstruktur erstellen können. Die Ergebnisse der Arbeit veröffentlichten sie im Fachjournal „Frontiers in Neuroanatomy“.

Nervenzellen sind im Gehirn auf komplizierte Weise miteinander verbunden. Dies gilt insbesondere für die Zellen des Hippocampus. Er gehört zu den ältesten Regionen des Gehirns und erinnert der Form nach an ein Seepferdchen (lateinisch Hippocampus). Der Hippocampus erlaubt uns das sichere Navigieren im Raum und das Bilden von persönlichen Erinnerungen. Das anatomische Wissen über die Vernetzung innerhalb des Hippocampus und seine Verbindung zum Rest des Gehirns ließen bislang nur erahnen, wann welche Informationen wo ankommen.

Signale breiten sich im Gehirn aus

Dr. Martin Pyka und seine Kollegen von der Mercator-Forschergruppe „Strukturen des Gedächtnisses“ entwickelten eine Methode, mit der sich anatomische Daten des Gehirns am Computer als 3D-Modell rekonstruieren lassen. Das besondere an diesem Verfahren ist, dass sich die Verbindungen zwischen den Neuronen aus deren Lage im Raum und ihren Projektionsrichtungen automatisch berechnen lassen. Auf diese Weise können mit vergleichsweise wenig Aufwand biologisch plausiblere Vernetzungsstrukturen erzeugt werden, als es mit bisherigen Methoden der Fall war.

Die Forscher nutzen das Verfahren, um mit Hilfe von 3D-Modellen nachvollziehen zu können, wie sich die Signale der Nervenzellen zeitlich im Netzwerk ausbreiten. So fanden sie unter anderem Anzeichen dafür, dass die Form und die Größe des Hippocampus erklären könnten, warum Nervenzellen in diesen Netzwerken in bestimmten Frequenzen feuern.

Informationen werden zu Erinnerungen

Zukünftig kann dieses Verfahren dabei helfen zu verstehen, wie zum Beispiel Tiere verschiedene Informationen im Hippocampus zu Erinnerungen verbinden, um sich etwa Futterquellen oder Gefahren zu merken und sich in bestimmten Situationen daran erinnern zu können.

Über die Mercator Forschergruppe „Strukturen des Gedächtnisses“

In einem gemeinsamen Projekt mit der Stiftung Mercator hat die Ruhr-Universität Bochum die Mercator Forschergruppe „Strukturen des Gedächtnisses“ eingerichtet. Das Team aus experimentellen und theoretischen Neurowissenschaftlern sowie Philosophen untersucht seit 2010 episodische und semantische Gedächtnisprozesse und ihre Beziehungen zu anderen kognitiven Funktionen.

Quelle und weitere Informationen: Mercator Forschergruppe : http://www.ruhr-uni-bochum.de/mrg/index.html.de ; Computersimulation (Video): http://cns.mrg1.rub.de/index.php/software

Bildtext: Mit einer neuen Methode lassen sich anatomische Daten des Gehirns am Computer als 3D-Modell rekonstruieren. Die Abbildung zeigt die 3D-Darstellung des Hippocampus einer Ratte © Dr. Martin Pyka / Ruhr-Universität Bochum