Brein spoelt leerervaring direct terug

Onmiddellijk na een nieuwe ervaring speelt het brein van een rat die nieuwe ervaring achterstevoren af, hoogstwaarschijnlijk als onderdeel van een leerproces. Dit terugspoelmechanisme is een geheel nieuw verschijnsel in het geheugenonderzoek.

De ontdekking werd gedaan bij ratten bij wie de activiteit van hersencellen in de hippocampus voortdurend werd gevolgd. De ratten renden heen en weer in een renbaan waarbij aan iedere kant telkens nieuw voedsel werd neergelegd. Het is een bekende experimentele opzet, maar tot nu toe had nog nooit een onderzoeker zich afgevraagd waarom de ratten tussen het eten van dat voedsel en het terugrennen naar de andere kant zo vaak een seconde 'niets' lijken te doen. Hooguit krabben de ratten zich even, of zwaaien ze hun snorharen heen en weer.

Twee onderzoekers van het Massachusetts Institute of Technology, David Forster en Matthew Wilson, hebben nu ontdekt dat tijdens dat rustmoment zenuwcellen in de hippocampus de activiteit herhalen die ze vertoonden tijdens het zojuist afgelegde loopje, maar dan in omgekeerde volgorde. Dit terugspoel-effect is veel duidelijker na het rennen over een onbekende baan dan over een bekende baan - een directe aanwijzing dat dit terugspoelmechanisme verband houdt met een leerproces.

Forster en Wilson rapporteren hun bevindingen in een artikel dat het wetenschappelijk tijdschrift Nature gisteren versneld publiceerde op zijn website. Het is niet onwaarschijnlijk dat het leerproces dat nu bij rattenhersenen is gevonden een vrij algemeen zoogdierverschijnsel is en zich dus ook bij mensen afspeelt.

De hippocampus is een zeepaardvormig hersenorgaan dat min of meer onder de grote hersenen ligt. Het is betrokken bij de vorming van nieuwe herinneringen, vooral wanneer die het leren van 'opeenvolgende bewegingen' betreft, zoals het ontdekken van een nieuwe omgeving.

Dat ratten onmiddellijk en achterstevoren hun ervaring opnieuw afspelen komt als een verrassing, maar Forster en Wilson schrijven in hun Nature-artikel dat in neurologische leertheoriën deze terugspoeltechniek al wel was voorgesteld als een uitstekende methode om vanuit een positieve uitkomst (in dit geval het voedsel aan het einde van een renbaan) die 'positieve beoordeling' vast te leggen in de sequenties die er onmiddellijk aan vooraf gingen. Normaliter doven de sporen van die zenuwactiviteit snel uit.