Die postnatale Entwicklung der schlafassoziierten episodischen Gedächtnisbildung
Entwicklungsneurobiologie
Kognitive und systemische Humanneurowissenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Unser Projekt untersuchte, wie Schlaf zur Entwicklung des episodischen Gedächtnisses beiträgt, also jenes Gedächtnissystems, das uns hilft, uns daran zu erinnern, was, wo und wann etwas passiert ist. Wir habe diese Fragestellung sowohl bei Menschen als auch im Rattenmodell untersucht, um Einblicke zu gewinnen, wie sich dieses Gedächtnissystem über die Kindheit und Jugend hinweg entwickelt und wie der Schlaf zu dieser Entwicklung beiträgt. Das Projekt verfolgte zwei Hauptziele. Zunächst wollten wir herausfinden, in welchem Alter Kinder bzw. junge Ratten erste Anzeichen eines episodischen Gedächtnisses zeigen und wie der Schlaf zur Konsolidierung dieser Gedächtnisinhalte beiträgt. Wir untersuchten dabei die Beziehung zwischen dem ersten Auftreten bestimmter behavioralen Anzeichen einer episodischen Gedächtnisbildung und dem Auftreten bestimmter Hirnwellen während des Schlafs, wie den „Slow Oscillations“ und Schlafspindeln, die bekanntermaßen eine Rolle bei der Gedächtnisverarbeitung spielen. Das zweite Ziel war es, zu prüfen, ob wir die Entwicklung des episodischen Gedächtnisses und der damit verbundenen charakteristischen Gehirnwellen im Schlaf durch gezielte Lernerfahrungen beschleunigen können. Die Ergebnisse unserer Studien bei Ratten zeigten, dass das allozentrische räumliche Gedächtnis, ein zentraler Bestandteil des episodischen Gedächtnisses, sich sehr langsam entwickelt und erst in der Adoleszenz hinsichtlich Verhalten und Schlaf-assoziierter Hirnaktivität mit dem erwachsener Tiere vergleichbar wird. Wir entdeckten auch, dass bestimmte vorausgehende Lernerfahrungen die Entwicklung des räumlichen Gedächtnissystems beschleunigen können. Ratten, die diesen räumlichen Erfahrungen ausgesetzt waren, zeigten schon im früheren Alter das für erwachsene Tiere typische Verhalten räumlichen Gedächtnisses und damit einhergehend auch eine reifere, feiner abgestimmter Synchronisation der an der Gedächtniskonsolidierung im Schlaf beteiligten Hirnwellen. Unsere Humanstudien zeigten, dass Babies schon sehr früh, im Alter von 3 Monaten in der Lage sind, Langzeitgedächtnis zu bilden. Jedoch nimmt mit zunehmendem Alter die Fähigkeit der Gedächtnisbildung sowohl für Details als auch für Schema-artige Repräsentationen zu. Und diese Zunahme der Fähigkeit episodisches Gedächtnis zu bilden, geht einher mit spezifischen Veränderungen der Hirnwellen im Schlaf, insbesondere mit einer Zunahme von Schlafspindeln und ihrer Kopplung mit „Slow Oscillations“, die diese mit zunehmendem Alter auftretenden Verbesserungen der Gedächtnisleistung vermitteln. Insgesamt unterstreichen unsere bei Ratten und Menschen gewonnenen Befunde die große Bedeutung des Schlafs für die Entwicklung des episodischen Gedächtnissystems.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
The expression of allocentric object-place recognition memory during development. Behavioural Brain Research, 372, 112013.
Contreras, María P.; Born, Jan & Inostroza, Marion
-
Accelerating Maturation of Spatial Memory Systems by Experience: Evidence from Sleep Oscillation Signatures of Memory Processing. The Journal of Neuroscience, 43(19), 3509-3519.
Contreras, María P.; Fechner, Julia; Born, Jan & Inostroza, Marion
-
Sleep electroencephalogram (EEG) oscillations and associated memory processing during childhood and early adolescence.. Developmental Psychology, 59(2), 297-311.
Kurz, Eva-Maria; Zinke, Katharina & Born, Jan
-
Long-term memory formation for voices during sleep in three-month-old infants. Neurobiology of Learning and Memory, 215, 107987.
Bastian, Lisa; Kurz, Eva-Maria; Näher, Tim; Zinke, Katharina; Friedrich, Manuela & Born, Jan
-
Sleep-slow oscillation-spindle coupling precedes spindle-ripple coupling during development. SLEEP, 47(5).
Fechner, Julia; Contreras, María P.; Zorzo, Candela; Shan, Xia; Born, Jan & Inostroza, Marion
