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Neuronaler Kompass im Gehirn

22.08.2019

Forscher der University of Texas in Austin und des Massachusetts Institute of Technology zeichneten die Aktivität mehrerer anterodorsaler Kernneuronen im Gehirn einer Maus auf, während die Maus selbst frei lief. Die Arbeit der Neuronen, die auf Kopfdrehungen reagierten, wurde dann mit topologischen Methoden analysiert.

Mehrere tausend dieser Zellen bilden eine gekrümmte ringförmige Struktur. (Ein ähnlicher Ring wurde zuvor im Drosophila-Gehirn entdeckt.) Dieser Ring wandelt heterogene Informationen, die von außen in das Gehirn gelangen, in Informationen darüber um, in welche Richtung sich der Kopf dreht – das Drehen des Kopfes entspricht dem Einschalten von Neuronen in dem einen oder anderen Segment des Gehirns Ring. Wenn ein Neuron einen Fehler macht, korrigieren ihn seine Nachbarn, das heißt, die Aktivität von Nervenzellen wird von einer bestimmten Bahn angezogen, wie bei mathematischen Attraktoren.

Selbst in einem Traum, wenn die Neuronen fast von der Außenwelt getrennt sind, funktionierte der "Kompass"-Ring noch - höchstwahrscheinlich, weil der Kopf auch im Traum immer noch irgendwohin gerichtet ist und der Kompass immer noch diese Richtung fühlt. In einem Traum änderte sich zwar die Form und Größe des Rings - eine andere Anzahl von Zellen analysierte die Position des Kopfes und stützte sich auf andere Informationen als im Wachzustand.

Wichtig ist in diesem Fall nicht nur, dass es ihnen gelungen ist, den "Kompass" zu entdecken, sondern auch, dass es den Forschern erstmals gelungen ist, ein neuronales System zu sehen, das viele konkrete Fakten in ziemlich abstrakte Informationen umwandelt - wie die abstrakte Richtung des Kopfes wird durch spezifische Reize erreicht, die auf die Sinne einwirken. Es ist möglich, dass andere auf Generalisierungen basierende kognitive Prozesse in ähnlichen neuronalen Strukturen durchgeführt werden, die jedoch sehr unterschiedliche Formen haben können.

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