Forschende des Bernstein Center for Computational Neuroscience München, der LMU und der Cornell University haben gezeigt, dass Zebrafische und Fruchtfliegen über denselben internen Kompassmechanismus verfügen – obwohl sich beide Arten bereits vor mehr als 550 Millionen Jahren evolutionär getrennt haben.

Ein internationales Forschungsteam unter gemeinsamer Federführung der Universitätsmedizin Göttingen (UMG), der Universität Göttingen und der University of Western Ontario in London, Kanada, hat gezeigt, dass sich Nervenzellen im Gehirn bei der Verarbeitung von Sehinformationen auf verschiedene Aufgaben spezialisieren. Im Fokus der Forschung stand das Arbeitsgedächtnis – ein komplexes Netzwerk verschiedener Hirnregionen, das Informationen speichert und miteinander verknüpft. Eine Störung dieser Informationsverarbeitung kann zu neurologischen sowie neuropsychiatrischen Erkrankungen führen. Die Studienergebnisse könnten dazu beitragen, neue Behandlungsansätze für diese Erkrankungen zu finden und sind in der Fachzeitschrift Nature Communications erschienen.

Jedes Mal, wenn wir uns durch eine vertraute Umgebung bewegen, greift der Hippocampus auf eine detaillierte räumliche Repräsentation zurück, gleich einer Karte, die durch wiederholte Erfahrung aufgebaut wird. Doch was geschieht, wenn auf einer bekannten Route etwas Unerwartetes passiert? Forschende des Universitätsklinikums Bonn (UKB) und der Universität Bonn konnten im Mausmodell zeigen: Das Gehirn zeichnet seine Karten nicht von Grund auf neu. Stattdessen annotiert es sie, indem es neue Informationen wie eine zusätzliche Ebene über ein stabil bleibendes räumliches Grundgerüst legt. Ihre Ergebnisse sind jetzt im Fachmagazin PNAS veröffentlicht.

Neue Information gleicht unser Gehirn automatisch mit bestehenden Erinnerungen ab und verknüpft sie miteinander. Durch diese Integration im Gedächtnis bauen wir Wissen auf. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Dr. Lars Schwabe aus dem Arbeitsbereich Kognitionspsychologie der Universität Hamburg konnte nun zeigen, dass diese Prozesse im Gehirn durch akuten Stress negativ beeinflusst werden. Die Studie wurde in Science Advances veröffentlicht.

Bereits beim Zuhören versucht das Gehirn, die nächsten Worte zu antizipieren. Dies hat eine aktuelle Studie eines interdisziplinären Forschungsteams um PD Dr. Patrick Krauss, Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), und PD Dr. Achim Schilling, Universität Heidelberg, ergeben. Dafür kombinierten die Forschenden drei Methoden: eine natürliche Hörsituation, hochauflösende Messungen der Hirnaktivität und ein KI-Sprachmodell als Referenz. Je wahrscheinlicher ein Wort im jeweiligen Kontext war, desto schwächer fiel die neuronale Reaktion bei seiner Verarbeitung aus. Gleichzeitig zeigten die Daten bereits vor Wortbeginn eine erhöhte Voraktivierung, was für ein prädiktives Gehirn spricht.

Die Leistung des menschlichen Gehirns, aus der Fülle von Informationen, die es ununterbrochen aufnimmt, die relevanten zu filtern, wird als Aufmerksamkeit bezeichnet. Wissenschaftler:innen des Forschungszentrums BIFOLD an der Technischen Universität Berlin haben nun in enger Zusammenarbeit mit Forscher:innen des „Kording Lab“ an der University of Pennsylvania (USA) ein vom Gehirn inspiriertes KI-Modell der visuellen Aufmerksamkeit vorgestellt. Besonders bemerkenswert ist, dass das Modell zahlreiche etablierte Verhaltens- und Wahrnehmungsphänomene der Psychologie und Neurophysiologie reproduziert, ohne dass sie explizit programmiert wurden. Dieses erweitert nicht nur das Verständnis der menschlichen visuellen Wahrnehmung, sondern bietet auch eine neue Perspektive und ein neues Rahmenwerk für KI-Forschende. Die gemeinsame Arbeit wurde nun in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

In den giftigen Schwefelquellen des tropischen Dschungels Südmexikos leben riesige Schwärme kleiner Fische. Die sogenannten Schwefelmollys schwimmen direkt unter der Wasseroberfläche, da nur dort Sauerstoff vorhanden ist. Doch diese Position macht sie anfällig für Angriffe räuberischer Vögel. Die Fischschwärme schützen sich mithilfe spektakulärer kollektiver Wellenbewegungen, die wie La-Ola-Wellen aussehen. Neue Forschungsergebnisse zeigen: Auch die gefiederten Jäger passen sich an. Sie verändern gezielt ihre Angriffspunkte, um die Schwarmverteidigung der Fische zu umgehen. Die Fische wiederum scheinen mit einer Form des „Schwarmgedächtnisses” zu reagieren. Ein einzigartiges Beispiel dafür, dass Tiere Informationen vergangener Ereignisse nicht nur individuell, sondern vorübergehend auch in den Dynamiken eines Kollektivs speichern können. Die Studie des Exzellenzclusters „Science of Intelligence“ (SCIoI) in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB) ist in der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society B erschienen.

Wie, wann und wo erinnern wir uns an wirklich Erlebtes – das wollen Bochumer Philosophen und Neurowissenschaftler im Schulterschluss ergründen.

Wie kommunizieren benachbarte Nervenzellen in der Hirnrinde miteinander, während wir uns bewegen? Dieser Frage geht Dr. Yangfan Peng jetzt in seiner Emmy Noether-Nachwuchsgruppe an der Charité – Universitätsmedizin Berlin nach. Sein Ziel ist es, grundlegende Struktur-Funktions-Prinzipien neuronaler Netzwerke zu etablieren, um das Verständnis von Bewegungssteuerung zu vertiefen. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert den Wissenschaftler zunächst für drei Jahre mit 1,25 Millionen Euro und stellt, nach erfolgreicher Zwischenevaluation, eine Anschlussförderung über weitere drei Jahre mit rund 945.000 Euro in Aussicht.

Nach einem belastenden Ereignis entwickeln einige Menschen eine stressbedingte Störung. Andere zeigen sich hingegen widerstandsfähiger. Dass diese sogenannte Resilienz kein starrer Grundzustand ist, sondern aktiven Veränderungen im Gehirn unterliegt, unterstreicht eine gemeinsame Studie des Leibniz-Instituts für Resilienzforschung (LIR), der Universitätsmedizin Halle und der Universität Münster. Die Untersuchungen an Menschen und Mäusen machten dabei erstmals die besondere Rolle des Sehzentrums deutlich und legen nahe, dass Resilienz mit einer verbesserten Verarbeitung visueller Informationen einhergeht. Sie scheint auch trainierbar zu sein. Die Ergebnisse wurden im Fachjournal Science Partner Journal Research veröffentlicht.