Wie lernen wir eigentlich im Schlaf?
Ausreichend Schlaf hilft beim Lernen, das ist allgemein bekannt. Forscher der Ruhr-Universität Bochum und der Rheinischen Friedrich-Wilhelms-Universität Bonn haben nun untersucht, wie das Gehirn Erinnerungen während des Schlafs festigt.
An der Studie nahmen zwölf Probanden teil – prä-operative Epilepsiepatienten, bei denen im Rahmen der Operationsvorbereitung Elektroden zur intrakraniellen Elektroenzephalographie (iEEG) eingesetzt worden waren. Die Probanden schauten sich eine Reihe von Bildern an, die sie sich einprägen sollten. Danach durften sie einen etwa einstündigen Mittagsschlaf halten und wurden anschließend abgefragt, an welche Bilder sie sich erinnerten und an welche nicht.
Mittels iEEG-Messungen konnten die Aktivitätsmuster im Hirn während des Betrachtens der Bilder mit denen während des Mittagsschlafs und des Tests verglichen werden. Dabei stellte sich heraus, dass die zu den Bildern gehörenden Aktivitätsmuster, Gamma-Oszillationen genannt, auch während des Schlafs erneut abgespielt wurden. Das geschieht allerdings sowohl bei Bildern, an die sich die Probanden später erinnern konnten, als auch bei denen, die vergessen werden.
Ob sich die Probanden an die Bilder erinnern konnten, hing von zwei Faktoren ab. Der erste Faktor ist schlicht, ob das Bild detailliert verarbeitet wurde oder nur oberflächlich. Die Gamma-Oszillation konnte als oberflächliche Verarbeitung während der ersten halben Sekunde nach dem Anschauen des Bildes stattfinden oder als tiefe Verarbeitung danach. Zweitens musste zeitgleich zur tiefen Gamma-Oszillation eines Bildes auch der Hippocampus des Probanden aktiv werden. Es musste eine schnelle Aktivitätsschwankung, als „Ripple“ bezeichnet, stattfinden. Diese Kombination von Ripple und Aktivitätsmuster wurde nur während bestimmter Schlafphasen beobachtet, nicht während die Probanden wach waren. Nur wenn Ripple und tiefe Gamma-Oszillation zeitgleich stattfanden, erinnerten sich die Probanden später an das Bild.
Die Erkenntnisse der Studie haben Dr. Hui Zhang und Prof. Dr. Nikolai Axmacher aus der Bochumer Abteilung für Neuropsychologie gemeinsam mit Privatdozent Dr. Jürgen Fell von der Bonner Klinik für Epileptologie in Ausgabe 9 der Zeitschrift „Nature Communications“ veröffentlicht.
