Kurze Pausen helfen dem Gehirn, neue Fähigkeiten zu erlernen

Zusammenfassung

• Forscher entdeckten, dass das wache und ruhende Gehirn wiederholt komprimierte Erinnerungen an eine neue Fähigkeit, die erlernt wurde, abspielt.
• Die Ergebnisse geben Aufschluss darüber, wie Menschen Fähigkeiten erwerben, und können Menschen helfen, die sich von einem Schlaganfall oder einer anderen Hirnverletzung erholen.

Üben ist wichtig, um etwas Neues zu lernen. Das wiederholte Wiederholen einer Aktion erhöht die Wahrscheinlichkeit, sie zu meistern. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass kurze Pausen genauso wichtig sein können.

Eine Studie aus dem Jahr 2019 ergab, dass kurze, häufige Pausen sehr wichtig sind, um die Leistung bei einer neuen Aufgabe zu verbessern. Diese kurzen Ruhezeiten stärken die Erinnerung an die neu geübte Fertigkeit. Die Ergebnisse stellten die Idee in Frage, dass nur lange Ruhephasen, wie etwa eine gute Nachtruhe, notwendig sind, um die Erinnerung an eine neu erlernte Fähigkeit zu stärken. Es war jedoch nicht klar, wie diese kurzen Pausen dem Gehirn helfen, eine neue Aufgabe zu meistern.

Ein Forschungsteam unter der Leitung von Leonardo G. Cohen vom National Institute of Neurological Disorders and Stroke (NINDS) in den USA hat sich zum Ziel gesetzt, zu verstehen, wie kurze Ruhephasen im Wachzustand das Erlernen von Fähigkeiten unterstützen. Ihre Ergebnisse wurden am 8. Juni 2021 im Cell Reports Journal veröffentlicht.

Das Team kartierte die Gehirnaktivität von 33 rechtshändigen Freiwilligen, die lernten, einen fünfstelligen Code mit der linken Hand einzugeben. Gehirnwellen wurden mit einer empfindlichen Scanning-Technik namens Magnetenzephalographie aufgezeichnet. Den Teilnehmern wurde auf einem Bildschirm ein Code gezeigt und sie wurden aufgefordert, diesen 10 Sekunden lang so oft wie möglich einzugeben und dann eine 10-Sekunden-Pause einzulegen. Sie wiederholten diesen Zyklus 35 Mal.

Das Team analysierte die Daten mit einem von ihnen entwickelten Computerprogramm, das es ihnen ermöglichte, die Gehirnwellenaktivität zu entschlüsseln, die mit der Eingabe jeder Zahl im Code verbunden ist. Sie entdeckten, dass eine viel schnellere Version der während des Tippens beobachteten Gehirnaktivität während der kurzen Ruhezeiten wiedergegeben wurde (etwa 20-mal schneller).

Während der ersten 11 Übungsdurchgänge wurden diese komprimierten Versionen der Aktivität etwa 25 Mal pro Ruhephase wiederholt. Diese Zahl war zwei- bis dreimal häufiger als die Aktivität in späteren Ruhephasen oder nach Beendigung der Experimente.

Die Forscher fanden auch heraus, dass Teilnehmer, deren Gehirne die Tippaktivität häufiger wiederholten, nach jedem Versuch größere Leistungssprünge zeigten als diejenigen, die sie seltener wiederholten. Zusammengenommen legen die Ergebnisse nahe, dass kurze Ruhezeiten dazu beitragen, die zum Erlernen einer neuen Fähigkeit erforderlichen Erinnerungen zusammenzubinden.

Das Team untersuchte auch die Gehirnregionen, in denen die Wiedergabe stattfand. Erwartungsgemäß fand die Wiedergabeaktivität häufig in den sensomotorischen Regionen des Gehirns statt, die für die Steuerung von Bewegungen verantwortlich sind. Sie sahen jedoch auch Aktivität im Hippocampus und im entorhinalen Kortex. Bisher wurde nicht angenommen, dass diese Regionen eine wichtige Rolle für das Gedächtnis spielen, das für die Erfüllung neuer Aufgaben benötigt wird.

„Unsere Ergebnisse unterstützen die Idee, dass die Wachruhe beim Erlernen einer neuen Fähigkeit eine ebenso wichtige Rolle spielt wie das Üben“, sagt Cohen. „Es scheint die Zeit zu sein, in der unser Gehirn Erinnerungen an das, was wir gerade geübt haben, komprimiert und festigt. Das Verständnis dieser Rolle des neuronalen Replays kann nicht nur dazu beitragen, wie wir neue Fähigkeiten erlernen, sondern auch, wie wir Patienten helfen, Fähigkeiten wiederzuerlangen, die nach neurologischen Verletzungen wie einem Schlaganfall verloren gegangen sind.“