FOR 5434 "Abstraktion von Information im Schlaf", Teilprojekt: Langzeitdiskrimination und -generalisierung von Furcht- und Extinktionsgedächtnis während des Schlafs

Im Schlaf ruht das Gehirn nicht, sondern verarbeitet weiterhin Informationen, die während vorausgehender Wachphasen aufgenommen (enkodiert) wurden. Bei Wachheit nimmt das Gehirn riesige Mengen an Informationen auf, viel mehr, als langfristig gespeichert werden kann. Wir gehen davon aus, dass die Informationsverarbeitung im "Offline"-Modus des Schlafs dazu dient, diese Informationslast zu reduzieren, und zwar indem aus der im Wachen aufgenommenen Information bestimmte Kerninhalte („gist“) abstrahiert werden und nur diese dann langfristig abgespeichert werden. Bei diesen Kerninhalten kann es sich um in verschiedenen Kontexten wiederholt auftretende, invariante Information handeln, aber auch um saliente Information, die nur in einem ganz bestimmten Kontext aufgenommen wurde. Im Rahmen der Forschergruppe wollen wir herausfinden, welches die Kerninhalte sind, die im Schlaf abstrahiert und langzeitig abgespeichert werden, und die diesem Prozess zugrundeliegenden Mechanismen charakterisieren. Unsere Forschung basiert dabei auf dem „Active Systems Consolidation“-Konzept, nach dem im Schlaf primär Hippocampus-abhängige episodische Gedächtnisinhalte re-prozessiert werden. Entsprechend dieses Konzepts ist die Abstraktion und langfristige Abspeicherung von Kerninhalten im Schlaf Folge einer allmählichen Umverteilung (redistribution) der Gedächtnisrepräsentationen, die zunächst (als episodische Repräsentationen) primär in hippokampalen Netzwerken lokalisiert sind, um dann im Verlauf des Systemkonsolidierungsprozesses mehr und mehr in neokortikale Netzwerke, die als Langzeitspeicher dienen, verlagert zu werden. Ursache für diesen Umverteilungsprozess sind auf neuronaler Ebene im Deltaschlaf ablaufende Reaktivierungen der hippokampal lokalisierten Repräsentationen. Für die human- und tierexperimentelle Erforschung der im Schlaf stattfindenden Informationsabstraktion werden, neben Verhaltensindikatoren des Gedächtnisses, verschiedene neuronale Indikatoren (fMRT, EEG, lokale Feldpotentiale, Zwei-Photonen-Mikroskopie, etc.) untersucht. Unser ultimatives Ziel ist es, „Active Systems Consolidation“ und die daraus hervorgehende Abspeicherung abstrahierter Gedächtnisinhalte als eine prinzipielle Funktion des Schlafs zu etablieren. Dazu werden wir die Gedächtnisverarbeitung im Schlaf nicht nur in unterschiedlichen Stimulusdomänen (soziale vs. nicht-soziale) untersuchen, sondern auch versuchen, ontogenetische und phylogenetische Regelmäßigkeiten in diesem Prozess zu identifizieren. Das gewonnene vertiefte Verständnis für die Gedächtnisfunktion des Schlafes soll letztendlich den Weg für translationale Ansätze bahnen, um durch entsprechende Schlaf-bezogene Interventionen Gedächtnisprozesse im Rahmen von Erkrankungen und bei Gesunden (im schulischen Kontext) zu verbessern.