Wissenschaftler der University of California in Lon Angeles und der Universität Tel Aviv (Israel) verbesserten das Gedächtnis schlafender Menschen, indem sie bestimmte Regionen ihres Gehirns synchron stimulierten. Dies ist ein Beweis für die vorherrschende Theorie darüber, wie Gehirnrhythmen die Bildung von Erinnerungen beeinflussen. Die Ergebnisse der Studie werden in einem Artikel veröffentlicht, der in der Zeitschrift Nature Neuroscience veröffentlicht wurde.

Es ist bekannt, dass Schlaf eine wichtige Rolle beim Übergang von kurzfristigen zu langfristigen Erinnerungen spielt, ein Prozess, der als Gedächtniskonsolidierung bezeichnet wird. Die Anfangsphase der Bildung deklarativer Erinnerungen, die für den bewussten Abruf (Fakten und Ereignisse) zur Verfügung stehen, hängt vom Hippocampus ab, aber im Laufe der Zeit fällt diese Funktion auf den Neocortex. Die Einbettung neuer Informationen in den Neokortex erfolgt durch die Reaktivierung von Erinnerungen durch den Hippocampus während des Tiefschlafs, während in diesem Bereich des Gehirns „Wellen“ auftreten – kurze neuronale Pulsationen mit einer Frequenz von 80-120 Hertz.

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An dem Experiment nahmen 18 Personen im Alter von 19 bis 47 Jahren teil, die an schwerer Epilepsie litten, die gegen eine medikamentöse Therapie resistent war. Zur Behandlung solcher Patienten werden Elektroden eingesetzt, die im Rahmen eines aufwendigen chirurgischen Eingriffs direkt in das Gehirn implantiert werden und so die Verfolgung des Anfallsherdes über mehrere Tage hinweg ermöglichen. Wissenschaftler haben ein Protokoll zur Tiefenstimulation des präfrontalen Kortex während des erholsamen Schlafs entwickelt, um die Kommunikation zwischen dem Neokortex und dem Hippocampus zu verbessern.

Wissenschaftler synchronisierten die Stimulation des präfrontalen Kortex mit langsamen Wellen mit einer Frequenz von weniger als vier Hertz. Langsame Wellen spiegeln den Wechsel zwischen dem Aktivitätsschub von Neuronen und ihrem Ruhezustand wider und dienen vermutlich als Zeitrahmen für die Synchronisation zwischen den „Wellen“ im Neocortex und den Thalamocorcal-Schlafspindeln – Rhythmen mit einer Frequenz von 9–16 Hertz treten während des Schlafs im Thalamus und den damit verbundenen Bereichen der Großhirnrinde auf. Diese Synchronisierung gilt als entscheidend für die Speicherkonsolidierung.

Vor dem Zubettgehen wurden den Freiwilligen Paarfotos berühmter Menschen und Tiere gezeigt. Als ihnen die Bilder am nächsten Morgen gezeigt wurden, konnten sich die Teilnehmer, die im Schlaf eine synchronisierte Elektrostimulation erhielten, besser erinnern, welche Bilder sie in der Nacht zuvor gesehen hatten.

Die Ergebnisse der Studie bestätigen das derzeit vorherrschende Modell der Langzeitgedächtniskonsolidierung, wonach die Synchronisation von Rhythmen in verschiedenen Bereichen des Gehirns während des Schlafs für eine fein abgestimmte Verbindung zwischen dem menschlichen Hippocampus und dem menschlichen Neocortex sorgt. Umgekehrt verschlechterte eine Stimulation des Neokortex, die nicht mit den langsamen Wellen des Schläfenhirns synchronisiert war, diesen Zusammenhang.