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Gedächtnisprozesse: Mathematik beflügelt Hirnforschung

Gedächtnisprozessen auf der SpurMathematik beflügelt Hirnforschung

Das menschliche Gedächtnis besteht aus unterschiedlichen Vorgängen wie Lernen, Erinnern und Vergessen. Jedoch lassen sich diese Prozesse nicht direkt untersuchen. Wissenschaftlern der Universität Basel ist es nun gelungen, diese Vorgänge in einem mathematischen Modell zu beschreiben.

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Gedächtnisprozesse

Dadurch konnten die Forscher erstmals Gene identifizieren, welche die einzelnen Gedächtnisprozesse steuern. Die Ergebnisse der Studie erscheinen in der aktuellen Ausgabe des Wissenschaftsmagazins PNAS.

Dank dem Gedächtnis können wir Fremdsprachen lernen, Prüfungen bestehen und uns an schöne Erlebnisse erinnern. Dabei wirken verschiede kognitive Prozesse zusammen, um eine optimale Gedächtnisfunktion zu gewährleisten. Informationen werden zunächst gelernt und dann abgespeichert. Später, wenn wir uns erinnern möchten, sind wir darauf angewiesen, dass auch der Abrufprozess einwandfrei funktioniert.

Ob die diversen Gedächtnisprozesse von identischen oder unterschiedlichen Genen und molekularen Mechanismen gesteuert werden, ist weitgehend unbekannt. Ein Grund dafür ist, dass viele dieser Prozesse nicht direkt messbar – und damit für die Forschung unzugänglich – sind.

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Der Mathematiker Dr. Gediminas Luksys von der transfakultären Forschungsplattform der Universitären Psychiatrischen Kliniken Basel und der Fakultät für Psychologie der Universität Basel hat nun erstmals mit einem Computermodell die verschiedenen Gedächtnisprozesse beim Menschen beschrieben. Dazu wurden Daten von über 1700 Personen verwendet. Dank diesem Modell ist es gelungen, diese Prozesse messbar zu machen und genetische Analysen spezifisch für die einzelnen Gedächtnisvorgänge durchzuführen.

Einzelne Prozesse beruhen auf verschiedenen genetischen Grundlagen
Die Resultate zeigen, dass bei unterschiedlichen Gedächtnisprozessen auch unterschiedliche Gen-Netzwerke involviert sind: So konnte beispielsweise ein Transportprotein-Netzwerk mit dem Lernprozess und ein Zellhaftungs-Netzwerk mit der Gedächtnisabspeicherung in Verbindung gebracht werden. Diese Ergebnisse tragen dazu bei, die komplexen Abläufe des menschlichen Gedächtnisses zu verstehen, um später auch spezifische Therapien für unterschiedliche Gedächtnisstörungen zu entwickeln.

Die aktuelle Studie ist Teil des Basler Genetik-Gedächtnis-Projekts, welches von Prof. Dominique de Quervain und Prof. Andreas Papassotiropoulos geleitet wird. Die beiden Leiter der transfakultären Forschungsplattform setzen sich dafür ein, diese Ergebnisse aus der Grundlagenforschung schnellstmöglich in Therapieprojekte zu überführen.

Originalbeitrag:
Gediminas Luksys, Matthias Fastenrath, David Coynel, Virginie Freytag, Leo Gschwind, Angela Heck, Frank Jessen, Wolfgang Maier, Annette Milnik, Steffi G. Riedel-Heller, Martin Scherer, Klara Spalek, Christian Vogler, Michael Wagner, Steffen Wolfsgruber, Andreas Papassotiropoulos, and Dominique J.-F. de Quervain: Computational dissection of human episodic memory reveals mental process-specific genetic profiles, PNAS (2015), DOI: 10.1073/pnas.1500860112.

Weitere Auskünfte:
Prof. Dr. Dominique de Quervain
Universität Basel, Transfakultäre Forschungsplattform Molecular and Cognitive Neurosciences
E-Mail: dominique.dequervain@unibas.ch

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