Keine Frage, dass wir in den letzten 50 Jahren viel über das menschliche Gehirn gelernt haben, aber wie Neurowissenschaftler schnell feststellen, bleibt das Zentrum unseres Nervensystems weitgehend ein Rätsel. Ganz oben auf der Liste der Rätsel: Wie funktioniert Speicher? Insbesondere, wie kann er wiederhergestellt werden, wenn er verloren geht?
Jetzt können Wissenschaftler durch einen schnell wachsenden Zweig der Neurowissenschaften, der als direkte Gehirnaufzeichnung bekannt ist, die Gehirnaktivität in Echtzeit über implantierte Elektroden verfolgen. Die Technik könnte es ihnen ermöglichen, die Kommunikation von Neuronen beim Bilden oder Abrufen von Erinnerungen abzubilden, was es dann ermöglichen könnte, ein Gerät zu entwickeln, das den Prozess der Gedächtniserzeugung nachahmt, indem dieselben Neuronen stimuliert werden.
Es mag ein bisschen phantasievoll erscheinen, aber DARPA, die Agentur, die Spitzenforschung für das US-Verteidigungsministerium finanziert, glaubt so sehr an das Potenzial der Technologie, dass sie letzte Woche Zuschüsse in Höhe von insgesamt 40 Millionen US-Dollar angekündigt hat, um zu prüfen, ob eine solche Erinnerung „neuroprothetisch“ ist. kann in den nächsten vier Jahren entwickelt werden.
Andere Wissenschaftler erforschen verschiedene Wege, um das Geheimnis der Erinnerung zu lüften. In einer kürzlich von den National Institutes of Health unterstützten Studie gelang es Roberto Malinow von der University of California in San Diego, Erinnerungen in gentechnisch veränderten Mäusen mit gezieltem Licht auszulöschen und wiederherzustellen. Im vergangenen Sommer gaben Forscher des Columbia University Medical Center bekannt, dass sie in der Lage sind, das Gedächtnis alter Mäuse deutlich zu verbessern, indem sie den Gehalt eines bestimmten Proteins in ihrem Gehirn erhöhen.
Aber die Idee, Implantate zur Wiederbelebung des Gedächtnisses zu verwenden - ein radikales Konzept, wie es der Neurowissenschaftler Theodore Berger von der University of Southern California vor wenigen Jahren propagierte - hat die Aufmerksamkeit der DARPA-Mitarbeiter auf sich gezogen. Sie sehen darin ein innovatives und ungewöhnlich präzises Mittel, um geschädigten Veteranen zu helfen, von denen etwa 270.000 seit 2000 traumatische Hirnverletzungen erlitten haben, oft mit schwächendem Gedächtnisverlust. Es gibt nur wenige andere Therapiemöglichkeiten.
Erinnerungen schaffen
Das Forschungsprojekt mit dem Namen „Restoring Active Memory“ (RAM) basiert auf der Überzeugung, dass jedes Gedächtnis, egal wie süß oder störend es auch sein mag, auf dieselbe Weise gebildet wird: durch eine sequenzielle Aktion vieler Neuronen. Stören Sie diese Sequenz durch eine traumatische Verletzung, das Denken geht, und die Gedächtnisfunktion wird blockiert. Aber was wäre, wenn Wissenschaftler nach Computerprogrammen des von ihnen entwickelten Gedächtnisprozesses winzige Implantate verwenden könnten, um einen beschädigten Bereich zu umgehen, indem sie Signale an weiter entfernte Neuronen senden?
Dies ist im Wesentlichen das Ziel des RAM-Programms, an dem Teams aus drei Institutionen beteiligt sein werden: Universität von Kalifornien, Los Angeles (UCLA), Universität von Pennsylvania und Lawrence Livermore National Laboratory. Jeder wird seinen eigenen Fokus haben.
Das UCLA-Team wird sich auf den sogenannten entorhinalen Bereich des Gehirns konzentrieren. Dank früherer Forschungen haben sie es als Tor zum Hippocampus identifiziert, der Gehirnregion, die am meisten mit Lernen und Gedächtnis in Verbindung gebracht wird. Um Ihnen ein Gefühl dafür zu vermitteln, wie wichtig der Hippocampus für das ist, was uns menschlich macht, betrachten Sie eine der entscheidenden Entdeckungen in der Gehirnforschung, an der ein Mann in den 1950er Jahren beteiligt war, dem große Teile seines Hippocampus zur Behandlung von Anfällen entfernt worden waren. Nach dem Eingriff war er nicht mehr in der Lage, neue Erinnerungen zu schaffen - er konnte sich nicht erinnern, was jeden Tag danach mit ihm geschah.
Um herauszufinden, wie der Hippocampus das tägliche Leben in Erinnerungen verwandelt, werden die UCLA-Forscher zunächst Daten von Elektroden verwenden, die bereits bei Epilepsiepatienten implantiert sind, um ein Computermodell zu entwickeln, wie Neuronen in diesem Teil des Gehirns während der Gedächtnisbildung kommunizieren. Daraufhin werden sie mit Wissenschaftlern von Livermore zusammenarbeiten, um drahtlose, implantierbare Geräte zu entwickeln, die den Prozess replizieren können, indem sie die entsprechenden Neuronen stimulieren.
In Pennsylvania werden die Forscher derweil einen breiteren Blick auf die Entstehung von Erinnerungen werfen und diese als eine Reihe komplexer Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Hirnregionen betrachten. Sie arbeiten mit Patienten, bei denen bereits Elektroden in mehreren Bereichen ihres Gehirns implantiert sind, und verfolgen die neuronale Aktivität, während diese Personen Gedächtnisspiele auf Computern spielen. Das Ziel ist es wiederum, Muster des Verhaltens von Neuronen zu identifizieren, wenn neue Erinnerungen gespeichert oder alte abgerufen werden, und auch zu versuchen, „Biomarker“ für den Fall zu isolieren, dass etwas schief geht.
Auf Technologie setzen
Trotzdem hat das Projekt Skeptiker.
"Wir müssen uns immer wieder daran erinnern, dass wir nicht die geheime Sprache des Gehirns sprechen - wir machen einige sehr grobe Stimulationen", sagte Dr. Anthony Ritaccio, Direktor der Neurochirurgie am Albany Hospital, der New York Times. „Wenn man mit dem Gehirn arbeitet, muss man sich als Realitätscheck immer wieder ins Gesicht schlagen. Wir verstehen immer noch so wenig. “
Aber Justin Sanchez, Manager des RAM-Projekts bei DARPA, sagt, es sei an der Zeit, eine große Wette auf Technologie abzuschließen.
"Wir sind es unseren Servicemitgliedern schuldig", sagte er, "die Forschung zu beschleunigen, die die langfristigen Auswirkungen ihrer Verletzungen minimieren kann."
Und schließlich hilft ein Arbeitsgedächtnis uns allen, die Welt besser zu verstehen, wie der Bildungspsychologe Peter Doolittle in diesem TED-Vortrag sagt.
