VL 8.6. und 15.06. und 22.6.07 Lernen und Gedächtnis: Invertebraten-Modelle Erinnerungssysteme des Säugergehirns (“Memory systems”) Synaptische Plastizität und Erinnerung Mechanismen - Kausalität? Stephan Sigrist Bio-Imaging Center/Rudolf Virchow Zentrum Inst. f.klinische Neurobiologie Universität Würzburg [email protected]
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VL 8.6. und 15.06. und 22.6.07 Lernen und Gedächtnis: Invertebraten-Modelle Erinnerungssysteme des Säugergehirns (Memory systems) Synaptische Plastizität.
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VL 8.6. und 15.06. und 22.6.07
Lernen und Gedächtnis: Invertebraten-Modelle
Erinnerungssysteme des Säugergehirns (“Memory systems”)
Synaptische Plastizität und ErinnerungMechanismen - Kausalität?
Stephan SigristBio-Imaging Center/Rudolf Virchow ZentrumInst. f.klinische NeurobiologieUniversität Wü[email protected]
• Erwerben neuer “deklarativer” (episodischer, semantischer) Langzeit-Erinnerungen (“anterograde Amnesie”)auch gewisse retrograde Einbußen, aber lange zurückliegende Erinnerungen (“Kindheit”) sind intakt
Wiedererkennungs-Gedächtnis (“recognition memory task”): Futter-Belohnung für Adressieren neuer Stimuli
In Affen Hippokampus abhängig (bei längerem Zeitabstand)
nicht-humane Primaten (Affen)Experimentelle Läsionen des Hippokampus
Zeitabstandkritisch
Affe: Amygdala nicht Teil des deklarativen ErinnerungssystemsAlleinige Deletion des Hippokampus: subtilere Defekte, Gleichzeitige Entfernung der assoziierten Cortexareale (parahippokampal): schwere Amnesie
Vergleichbare Organisation des deklarativen Erinnerungsystemsin Affe und Nager
Hippokampale Funktionen in Nagern:“Morris water maze”
Orientierung an Landmarken in Raum,Plattform nicht sichtbar
Ratten mit Läsion des Hippokampus:
Lernen einfache (räumliche) Unterscheidungen
z.B. Finden der Plattform von immer derselbenStartposition („cued test“)
-> Verhaltenskontrolle anhand visueller/sensorischer Stimuli noch möglich
ABER:
Defekte Integration episodischer Erinnerung, kein “flexibler” Einsatzvon Erinnerung während Verhaltens
(keine Erfahrungsübertragung: kein Finden der Plattform bei wechselnder Startposition)
Hippokampus auch für flexiblen Einsatz nicht-räumlicher Erinnerungen essentiell(z.B Lernen indirekter olfaktorischer Assoziationen)
Feuermuster hippokampaler Neurone in in vivo Ableitungen:
Assoziative Relationen (Koinzidenz von Objekten, “place + odor cells“)
„Schaltdiagramm“ des Hippokampus
„Place cells“, Koordination von Erregungssequenzen zwischen Kortex and Hippokamous
Experimentelle Schädigung des Hippokampus kurz (≤ wenige Tage) nach Lerneninterferiert mit Erinnerung
Information über Gelerntes: verteilt über KortexHippokampus: “mehrfaches Aufrufen” der Erinnerungen in Postphase
-> langfristig: Verknüpfung der Erinnerungsinhalte mit intra-kortikalen Erinnerungsnetzwerken
Neostriatum = Teil der Basalganglien, Cerebellum = Kleinhirn
Prozedurale Erinnerung (Motorische Erinnerung):
2 Subsysteme:
Gewohnheiten/Fähigkeiten (“Habits /Skills”)• stereotyp, unbewusst, von Verfeinerung motorischer Muster bis zu Skifahren, Klavierspielen etc. • Neostriatum: somatosensorischer und motorischer Input vom Kortex• Output: Thalamus und motorischer Kortex, d.h. primär Modulation von motorischen “Routinen” aber keine direkte Kontrolle des motorischen Outputs
Sensorisch - motorische Anpassung (z.B. Anpassung von Reflexen)
• Kleinhirn: Input von begrenztem Kortex-Areal, Output zum Thalamus• reziproke Verbindung zum spinalen System, d.h. direkte Kontrolle des motorischen Outputs
Prozedurale Erinnerung (Motorische Erinnerung):
2 Subsysteme:
Gewohnheiten/Fähigkeiten (“Habits /Skills”)
• stereotyp, unbewusst, Verfeinerung motorischer Muster bis zu Skifahren, Klavierspielen
• NEOSTRIATUM (Teil der Basalganglien):
• Input: somatosensorischer und motorischer Kortex; Output: Thalamus und motorischer Kortex-> primär Modulation von motorischen “Routinen” aber keine direkte Kontrolle des motorischen Outputs-> Erwerb spezifischer Stimuli - Antwort Assoziationen
Sensorisch - motorische Anpassung (z.B. Anpassung von Reflexen)
• Kleinhirn: Input von begrenztem Kortex-Areal, Output zum Thalamus• berühmtes Beispiel: „eyeblink response test“ in Kaninchen• reziproke Verbindung zum spinalen System, d.h. direkte Kontrolle des motorischen Outputs