Der Einfluss des Schlafs auf die Verarbeitung hippokampaler Gedächtnisrepräsentationen – ein kombinierter human-/tierexperimenteller Versuchsansatz

• Antragsteller: Professor Dr. Thorsten Bartsch; Professor Dr. Andrea Burgalossi, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Kognitive, systemische und Verhaltensneurobiologie ; Biologische Psychologie und Kognitive Neurowissenschaften
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468645090

Während des Tiefschlafs werden neuronale Repräsentationen von Ereignissen, die während vorausgehender Wachphasen in die Netzwerke des Hippocampus enkodiert wurden, wiederholt reaktiviert. Diese Reaktivierungen sind Teil eines Systemkonsolidierungs-prozesses, bei dem die reaktivierte Gedächtnisinformation vom Hippocampus in neokortikale Netzwerke transferiert wird, um dort die Bildung einer Langzeitgedächtnisrepräsentation zu ermöglichen. Welchen Einfluss diese Reaktivierungen auf die hippokampale Repräsentation als solche haben, ist allerdings unklar. Unser Projekt untersucht die Hypothese, dass die im Schlaf stattfindenden Reaktivierungen hippokampaler Repräsentationen zu einer Schärfung dieser Repräsentation beiträgt dergestalt, dass sie - bei entsprechender Testung mit ähnlichen Gedächtnisinhalten - sowohl „Pattern Separation“ als auch „Pattern Completion"-Prozesse verbessern. D.h. wir erwarten, dass Schlaf für Stimuli mit geringer Ähnlichkeit zum getesteten Gedächtnisinhalt „Pattern Separation“ und für Stimuli mit großer Ähnlichkeit „Pattern Completion"-Prozesse verstärkt. Wir prüfen diese Hypothese parallel bei gesunden Menschen und im Nagermodell. In den Humanstudien setzen wir standardisierte Tests zur Erfassung hippokampaler Pattern Separation- und Completion-Prozesse in Kombination mit funktioneller Bildgebung ein. Im Tiermodell werden mittels Einzelzellableitungen hippokampaler Neuronen (place cells) räumliche Repräsentationen von zwei mehr oder weniger ähnlichen Umgebungen untersucht. Der Grad der Überlappung der räumlichen Repräsentationsfelder dieser Zellen für beide Umgebungen („remapping“) wird dabei vor und nach Schlaf bzw. Wachheit bestimmt. Wir wollen außerdem in beiden Versuchsansätzen die im Schlaf stattfindenden Reaktivierungen der Gedächtnisrepräsentationen durch die wiederholte Präsentation eines assoziierten Stimulus im Tiefschlaf (targeted memory reactivation) verstärken, und in beiden Versuchsansätzen sollen die für den Tiefschlaf charakteristischen Slow Oscillations im EEG mittels auditorischer Stimulation verstärkt werden, um so den Einfluß dieser neokortikalen Oszillationen auf die interessierenden hippokampalen Repräsentationen zu beleuchten. Mit dem Projekt soll speziell die Rolle des Hippokampus bei der Systemkonsolidierung episodischer Gedächtnisinhalte im Schlaf charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 5434: Abstraktion von Information im Schlaf