Wie Gerüche den Entscheidungsmechanismus des Gehirns beeinflussen

Zusammenfassung: Forscher haben eine neue Funktion des Hippocampus bei der Entscheidungsfindung entdeckt und gezeigt, dass bestimmte Gehirnzellen, sogenannte „Zeitzellen“, durch Gerüche stimuliert werden, um eine schnelle Entscheidungsfindung zu erleichtern.

Diese Studie zeigt, wie Ratten lernten, fruchtige Düfte mit Belohnung zu assoziieren, was zu einer schnelleren und effizienteren Entscheidungsfindung führte.

Durch die Verfolgung der Aktivierung dieser Zellen als Reaktion auf Gerüche konnte das Team einen direkten Zusammenhang zwischen Geruch, Hippocampusfunktion und assoziativem Lernen aufdecken, was darauf hindeutet, dass diese Zellen über die Erinnerungsabfrage hinaus eine entscheidende Rolle spielen und die Entscheidungsfindung im Gehirn direkt beeinflussen.

Wichtige Fakten:

1. Die Studie identifizierte „Zeitzellen“ im Hippocampus als Schlüsselakteure im Entscheidungsprozess des Gehirns, die durch spezifische Gerüche stimuliert werden, um eine schnelle Entscheidungsfindung anzuregen.
2. Die Mäuse waren in der Lage, fruchtige Düfte mit positiven Ergebnissen zu assoziieren und zeigten so, wie Geruchshinweise das Erlernen von Entscheidungsverhalten verbessern können.
3. Diese Forschung wirft Licht auf die komplexe Beziehung zwischen Sinneswahrnehmung und kognitiven Prozessen und enthüllt neue Erkenntnisse über die Rolle des Hippocampus beim assoziativen Lernen und bei der Entscheidungsfindung.

Quelle: Universität von Colorado

Forscher am Anschutz Medical Campus der University of Colorado haben herausgefunden, dass Düfte bestimmte Zellen im Gehirn stimulieren, die bei der schnellen Entscheidungsfindung eine Rolle spielen können.

Die Studie wurde am Dienstag online in der Zeitschrift veröffentlicht Aktuelle Biologie.

Die Wissenschaftler konzentrierten sich auf den Hippocampus, einen Bereich des Gehirns, der für Gedächtnis und Lernen wichtig ist. Sie wussten, dass sogenannte „Zeitzellen“ eine Schlüsselrolle bei der Funktion des Hippocampus spielen, wussten jedoch nicht, welche Rolle sie beim assoziativen Lernen spielen.

„Diese Zellen werden Sie daran erinnern, eine Entscheidung zu treffen – tun Sie dies oder tun Sie das“, sagte der leitende Autor der Studie, Diego Restrepo, Neurowissenschaftler und Professor für Zell- und Entwicklungsbiologie an der University of Colorado School of Medicine.

Die Forscher beobachteten, dass Mäuse schnell lernten, den Fruchtduft statt den Mineralölduft zu lecken, wenn man ihnen die Möglichkeit gab, auf den Fruchtduft zu reagieren, indem sie an einem Wasserhahn leckten, der süßes Wasser lieferte.

„Sie müssen den Geruch mit dem Ergebnis ihrer Taten in Verbindung bringen, und deshalb lernen sie, eine Entscheidung zu treffen“, sagte Ming Ma, Ph.D., Erstautor der Studie und leitender Dozent für Zell- und Entwicklungsbiologie bei CU. Medizin. „Wenn es fruchtig riecht, lecken sie und bekommen eine Belohnung. Wenn es um Mineralöl geht, hören sie auf zu lecken.“

„Je mehr sie lernten, desto mehr wurden die Zellen stimuliert, was zu einer schnelleren Dekodierung von Gerüchen führte und es den Mäusen ermöglichte, schnell die Fähigkeit zu entwickeln, fruchtige Gerüche auszuwählen“, sagte Fabio Simoes de Souza, Ph.D., ein weiterer Erstautor der Studie . Assistenzprofessor für Zell- und Entwicklungsbiologie an der CU School of Medicine.

Der Reiz zur Entscheidungsfindung ist der Geruch, der durch die Nase übertragen wird und Nervensignale an den Riechkolben und den Hippocampus sendet. Die beiden Geräte sind eng miteinander verbunden. Informationen werden schnell verarbeitet und das Gehirn trifft auf der Grundlage der Eingaben eine Entscheidung.

„Vorher wussten wir nicht, dass es im Hippocampus Entscheidungszellen gibt“, sagte Restrepo. „Der Hippocampus ist ein Multitasker.“

Restrepo vermutete, dass die Zellen nicht immer eingeschaltet sind, da sonst die Reize überwältigend werden könnten.

Diese Studie erweitert das aktuelle Wissen darüber, was in den Entscheidungsprozess des Gehirns einfließt, insbesondere über die schnellen, uneingeschränkten Entscheidungen, die Menschen und Mäuse ständig treffen.

„Der Hippocampus aktiviert Zeitzellen, um die Entscheidung vorherzusagen, was Ihnen einen Einblick in das geben kann, woran Sie sich erinnern sollten“, sagte Restrepo. „Früher ging man davon aus, dass Zeitzellen nur dazu dienten, an Ereignisse und Zeit zu erinnern. Hier sehen wir Erinnerungen, die in Neuronen kodiert sind und dann sofort abgerufen werden, wenn eine Entscheidung getroffen wird.“

Über diese Neuigkeiten aus der neurowissenschaftlichen Forschung

Autor: David Kelly
Quelle: Universität von Colorado
Kommunikation: David Kelly – Universität von Colorado
Bild: Bildquelle: Neuroscience News

Ursprüngliche Suche: Offener Zugang.
„Sequentielle Aktivität hippocampaler CA1-Zellen bildet eine zeitliche Gedächtniskarte für assoziatives Lernen bei Mäusen„Von Diego Restrepo et al. Aktuelle Biologie

eine Zusammenfassung

Sequentielle Aktivität hippocampaler CA1-Zellen bildet eine zeitliche Gedächtniskarte für assoziatives Lernen bei Mäusen

Die durch Zeitzellen kodierte neuronale sequentielle Dynamik spielt eine entscheidende Rolle für die Funktion des Hippocampus. Die Rolle der sequentiellen neuronalen Dynamik des Hippocampus beim assoziativen Lernen ist jedoch eine offene Frage.

Wir verwendeten Zweiphotonen-Ca²⁺ Die Bildgebung von dorsalen CA1 (dCA1)-Neuronen im Stratum Pyramidale (SP) bei kopffixierten Ratten, die eine assoziative Lernaufgabe ausführen, dient nicht der Untersuchung, wie die Geruchsvalenz in dieser Gehirnregion zeitlich kodiert wird.

Wir fanden heraus, dass SP-Zellen unterschiedlich auf einen belohnenden oder nicht belohnenden Geruch reagierten. Die Reize wurden durch die Aktivität der Nervenpopulation genau dekodiert, und die Genauigkeit nahm dramatisch zu, als das Tier lernte, zwischen den Reizen zu unterscheiden.

Die Entschlüsselung des Reizes aus einzelnen unterschiedlich reagierenden SP-Zellen ergab, dass die Entscheidungsfindung zu diskreten Zeitpunkten nach der Präsentation des Reizes erfolgte. Die Vorhersage des Leckens wurde aus der Aktivität einer Zellpopulation in dCA1 entschlüsselt, die linear mit dem Leckverhalten zusammenhängt.

Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die sequentielle Aktivität von SP-Zellen in dCA1 eine zeitliche Gedächtniskarte bildet, die für die Entscheidungsfindung beim assoziativen Lernen verwendet wird.