Man weiß schon seit langem, dass die Einführung von Pausen, die mit dem Üben von Fertigkeiten verbunden sind, die Konsolidierung dieser Fertigkeiten im Wachzustand stärkt. Allerdings sind die Mechanismen, durch die das Gehirn diskrete Handlungsrepräsentationen zu konsolidierten, zeitlich hoch aufgelösten Fähigkeitssequenzen während der wachen Ruhe bindet, nicht näher bekannt. Um diese Frage zu klären, haben Buch et al. (2021) die Magnetoenzephalographie während des Erwerbs und der schnellen Konsolidierung einer sequenziellen motorischen Fertigkeit aufgezeichnet. Dabei mussten die Probanden wiederholt eine Zahlenfolge auf einer Computertastatur abtippen, wobei sie in insgesamt 36 Übungseinheiten von jeweils zehn Sekunden Dauer lernen sollten, die Tastenkombination so schnell wie möglich abzutippen. Nach jeder Übungseinheit folgte eine genauso lange Pause, wobei man die Gehirnaktivität mittels Magnetoenzephalografie aufzeichnete. Zur Anwendung kam dabei auch ein Dekodierpogramm, mit dem zunächst innerhalb der Daten erfasst wurde, in der Gehirnaktivität zu erkennen, wann welche Taste gedrückt wurde. Im nächsten Schritt analysierte dieser Dekodierer die Gehirnaktivität der Versuchspersonen während der Pausen und suchte die Daten nach dem Aktivitätsmuster ab, das es zuvor gelernt hatte.
Man fand in den Daten eine auffällige, schnelle neuronale Wiederholung im Wachzustand während der gleichen Ruhephasen, in denen eine schnelle Konsolidierung stattfindet. Die beobachtete Wiederholung war dabei zeitlich um das 20-fache im Vergleich zur erworbenen Fähigkeit komprimiert, war auch selektiv für die trainierte Sequenz und sagte das Ausmaß der Fähigkeitskonsolidierung voraus. Wiederholungsrepräsentationen erstreckten sich dabei über den Hippocampus und den entorhinalen Cortex hinaus auf den kontralateralen sensomotorischen Cortex. Diese Ergebnisse belegen daher das Vorhandensein einer robusten hippocampo-neokortikalen Wiederholung, die eine schnelle Konsolidierung von Fähigkeiten im Wachzustand unterstützt.
Literatur
Buch, Ethan R., Claudino, Leonardo, Quentin, Romain, Bönstrup, Marlene & Cohen, Leonardo G. (2021). Consolidation of human skill linked to waking hippocampo-neocortical replay. Cell Reports, 35, doi:10.1016/j.celrep.2021.109193.
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