2023 Autor: Bailey Leapman | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-05-20 22:37
Bemühungen, Menschen mit Lernschwierigkeiten zu helfen, werden durch eine Meeresschneckenart namens Aplysia californica unterstützt. Die Molluske, die von Forschern zur Untersuchung des Gehirns verwendet wird, hat viel mit anderen Arten gemeinsam, einschließlich Menschen. Die Forschung an der Schnecke hat zum Verständnis von Lernen und Gedächtnis beigetragen.
Am He alth Science Center der University of Texas in Houston (UTHe alth) verwendeten Neurowissenschaftler dieses Tiermodell, um eine innovative Lernstrategie zu testen, die dazu beitragen soll, das Gedächtnis des Gehirns zu verbessern, und die Ergebnisse waren ermutigend. Es könnte letztendlich Menschen zugute kommen, die Beeinträchtigungen aufgrund von Alterung, Schlaganfall, traumatischen Hirnverletzungen oder angeborenen kognitiven Beeinträchtigungen haben.
Die Proof-of-Principle-Studie wurde am 25. Dezember auf der Website von Nature Neuroscience veröffentlicht. Die nächsten Schritte in der Forschung könnten Tests in anderen Tiermodellen und schließlich am Menschen umfassen.
Die Strategie wurde verwendet, um Zeiten zu identifizieren, in denen das Gehirn auf das Lernen vorbereitet war, was wiederum die Planung von Lernsitzungen während dieser Spitzenzeiten erleichterte. Das Ergebnis war eine signifikante Steigerung des Gedächtnisses.
"Wir fanden heraus, dass das Gedächtnis erheblich verbessert werden konnte", sagte John H. "Jack" Byrne, Ph. D., leitender Autor und Vorsitzender der Abteilung für Neurobiologie und Anatomie an der UTHe alth Medical School.
Aufbauend auf früheren Forschungen, die mit dem Gedächtnis verbundene Proteine identifizierten, erstellten die Forscher von UTHe alth ein mathematisches Modell, das den Forschern mitteilt, wann das Timing der Aktivität dieser Proteine für die beste Lernerfahrung ausgerichtet ist.
Im Moment basiert die Planung von Lernsitzungen auf Versuch und Irrtum und ist etwas willkürlich. Wenn sich das Modell in Folgestudien als wirksam erweist, könnte es verwendet werden, um jene Perioden zu identifizieren, in denen das Lernpotenzial am höchsten ist.
"Wenn Sie eine Trainingseinheit geben, starten Sie mehrere verschiedene chemische Reaktionen. Wenn Sie eine weitere Sitzung geben, erh alten Sie zusätzliche Effekte. Die Idee ist, die Sitzungen zu synchronisieren", sagte Byrne. „Wir haben eine Möglichkeit entwickelt, die Trainingseinheiten so anzupassen, dass sie auf die Dynamik der biochemischen Prozesse abgestimmt sind.“
Zwei Schneckengruppen erhielten fünf Lerneinheiten. Eine Gruppe erhielt Lernsitzungen in unregelmäßigen Abständen, wie von einem mathematischen Modell vorhergesagt. Eine andere Gruppe erhielt Trainingseinheiten in regelmäßigen Abständen von 20 Minuten.
Fünf Tage nach Abschluss der Lernsitzungen wurde in der Gruppe, die nach einem von einem Computer vorhergesagten Zeitplan trainiert wurde, eine signifikante Verbesserung des Gedächtnisses festgestellt. In der Gruppe mit den regelmäßigen 20-Minuten-Intervallen wurde jedoch keine Zunahme festgestellt.
Der Computer sortierte 10.000 verschiedene Permutationen durch, um einen Zeitplan zu bestimmen, der das Gedächtnis verbessern würde.
Um ihre Ergebnisse zu bestätigen, analysierten die Forscher Nervenzellen im Gehirn von Schnecken und stellten eine größere Aktivität bei denjenigen fest, die den verbesserten Trainingsplan erhielten, sagte Byrne, der June and Virgil Wagoner Chair of Neurobiology and Anatomy bei UTHe alth.
"Diese Studie zeigt die Machbarkeit der Verwendung von Computermethoden zur Unterstützung bei der Gest altung von Trainingsplänen, die das Gedächtnis verbessern", sagte Byrne.
Weitere Mitwirkende der UTHe alth-Abteilung für Neurobiologie und Anatomie sind die Hauptautoren Yili Zhang, Ph. D., Research Fellow, und Rong-Yu Liu, Ph. D., Senior Research Scientist, sowie George A. Heberton, Medizinstudent; Paul Smolen, Ph. D., Assistenzprofessor; Douglas A. Baxter, Ph. D., Professor; und Len Cleary, Ph. D., Professor.
Die Studie mit dem Titel "Computational Design of Enhanced Learning Protocols" wurde von den National Institutes of He alth und dem Keck Center National Library of Medicine Training Program in Biomedical Informatics of the Gulf Coast Consortia unterstützt.
