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Der Mechanismus des Arbeitsgedächtnisses

Zu wissen, wie unser Gehirn neue und gespeicherte Informationen verarbeitet - auch als Arbeitsgedächtnis bezeichnet -, ist notwendig für das Verständnis der Determinanten von Lernfähigkeit und Aufmerksamkeit.
Der Mechanismus des Arbeitsgedächtnisses
Unsere Kapazität, aufgabenrelevante Informationen zu erhalten und zu manipulieren, wird von unserem Arbeitsgedächtnis geregelt. Der Teil des Gehirns, der für die Gedächtnisfunktion verantwortlich ist, ist der mediale präfrontale Cortex (mPFC). Obwohl die neuronalen Prozesse des Arbeitsgedächtnisses aufgeklärt sind, fehlt uns eine plausible Erklärung für diese kortikale Aktivität und dafür, wie genau Neuromodulatoren wie etwa Dopamin die beeinflussen.

Die Wissenschaftler des EU-geförderten Projekts PFC-DOPA (The influence of neuromodulators on medial prefrontal cortical microcircuits during working memory) befassten sich mit diesem Phänomen. Zu diesem Zweck bestand der erste Schritt darin, die Dynamik der mPFC-Aktivierung zu charakterisieren und zu bestimmen, wie Neuromodulatoren diese Repräsentationen beeinflussen.

In diesem Zusammenhang kombinierten sie in vivo elektrophysiologische Techniken und optogenetische Manipulationen, um die Rolle von Dopamin auf die neokortikalen Aktivität und das Arbeitsgedächtnis direkt zu untersuchen. Die Forscher markierten die Dopamin-Neuronen und konnten die anatomische Konnektivität zwischen den Dopamin-Neuronen und dem PFC definieren und Informationen über die Dopamin-bezogenen Reaktionen erhalten. Sie entdeckten eine Heterogenität in Dopamin-Axonen zwischen verschiedenen Regionen des PFC, was auf Unterschiede bei den Dopamin-Reaktionen hinweist.

Die in vivo-Arbeit weist darauf hin, dass Dopamin eine Rolle bei der Modulation der eingehenden Information aus dem Hippocampus in den PFC bei Verhaltensaufgaben spielen könnte. Diese dopaminerge Wirkung wurde vom D1-Rezeptor vermittel und das beobachtete Signalisierungsmuster korrelierte mit Aufgaben im Zusammenhang mit Aufmerksamkeit und Arbeitsgedächtnis.

Insgesamt liefern die Ergebnisse der PFC-DOPA-Studie grundlegende Einblicke in den neuronalen Mechanismus des Arbeitsgedächtnisses. Langfristig werden diese Informationen helfen, die molekularen Grundlagen von Aufmerksamkeitsstörungen und Lernschwierigkeiten bei Kindern zu verstehen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

Arbeitsgedächtnis, Lernen, medialer präfrontaler Cortex, Dopamin, D1-Rezeptor
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