Zürcher Forschende erklären Umlernen im Hirn

Zürich – Ein Team von Wissenschaftlern der Universität Zürich konnte zeigen, dass der Hirnbereich hinter den Augen beim Umlernen das Oberkommando hat. Demnach kann dieser Teil des Gehirns Nervenzellen über mehrere andere Hirnareale hinweg auf neue Verhaltensweisen umprogrammieren.

Gesunde Lebewesen sind fähig, sich immer wieder auf neue Situationen einzustellen und neue Verhaltensmuster zu lernen. Ein Team des Instituts für Hirnforschung der Universität Zürich (USZ) um Co-Direktor Fritjof Helmchen hat laut einer Medienmitteilung nun an Mäusen gezeigt, welche Nervenzellen im Gehirn hierbei das Kommando haben: Der hinter den Augen gelegene orbitofrontale Kortex, ein Teil der Grosshirnrinde, kann Nervenzellen in untergeordneten sensorischen Arealen umprogrammieren.

Für diese Studie wurden Mäuse trainiert. Zwei unterschiedliche Reize lösten entweder eine Belohnung oder einen unangenehmen Ton aus. Als die Mäuse dies gelernt hatten, wurde der Spiess umgedreht: Jeder dieser Reize bedeutete nun genau das Gegenteil. Die Mäuse erlernten dieses neue gegenteilige Verhaltensmuster nach nur kurzer Übung.

Während dieses Trainings analysierten die Neurowissenschaftler mit Hilfe von molekularbiologischen und bildgebenden Techniken die Funktion einzelner Nervenzellen in den beteiligten Hirnarealen. Es zeigte sich, dass eine Gruppe von Hirnzellen im orbifrontalen Kortex beim Umlernen besonders aktiv ist. Bezeichnenderweise verfügen genau diese Zellen über lange Fortsätze, die bis ins Areal der sensorischen Nervenzellen reichen. Dort folgten die Zellen zunächst dem alten Verhaltensmuster. Doch ein Teil davon passte sich dann der neuen Situation an. „Wir konnten also zeigen, dass eine direkte Verbindung vom orbitfrontalen Kortex zu sensorischen Hirnarealen besteht, und dass dort ein Teil der Nervenzellen umgepolt wird“, so Helmchen.

Dass dieser Hirnbereich an Entscheidungsprozessen beteiligt ist, weiss die Wissenschaft schon länger. „Die dieser Funktion zugrundeliegenden Nervenschaltkreise waren aber bis jetzt nicht bekannt“, so Studienerstautor, Abhishek Banerjee, der seit kurzem Professor an der Universität Newcastle ist. Dieses neue Wissen könnte zum besseren Verständnis von Hirnkrankheiten wie Autismus und Schizophrenie beitragen. mm