Wie das Gehirn einer Maus die Zeit krümmt

Das Leben hat ein herausforderndes Tempo. Manchmal bewegt es sich schneller oder langsamer, als uns lieb ist. Dennoch passen wir uns an. Wir nehmen den Rhythmus der Gespräche auf. Wir halten mit der Menschenmenge Schritt, die über den Bürgersteig der Stadt läuft.

„Es gibt viele Fälle, in denen wir die gleiche Aktion ausführen müssen, aber in unterschiedlichem Tempo. Die Frage ist also, wie das Gehirn das macht“, sagt Arkarup Banerjee, Assistenzprofessor am Cold Spring Harbor Laboratory.

Jetzt haben Banerjee und Mitarbeiter einen neuen Hinweis entdeckt, der darauf hindeutet, dass das Gehirn unsere Zeitverarbeitung an unsere Bedürfnisse anpasst. Und das ist zum Teil einem lauten Lebewesen aus Costa Rica zu verdanken, das Alstons singende Maus heißt.

Diese besondere Rasse ist für ihre für den Menschen hörbaren Lautäußerungen bekannt, die mehrere Sekunden dauern. Eine Maus wird einen sehnsüchtigen Schrei ausstoßen und eine andere wird mit einer eigenen Melodie antworten. Bemerkenswert ist, dass das Lied in Länge und Geschwindigkeit variiert. Banerjee und sein Team wollten herausfinden, wie neuronale Schaltkreise im Gehirn der Mäuse das Tempo ihres Liedes steuern.

Ihre Forschung ist veröffentlicht in Naturneurowissenschaften.

Die Forscher gaben vor, Duette mit den Mäusen zu führen, während sie eine Region ihres Gehirns analysierten, die als orofazialer motorischer Kortex (OMC) bezeichnet wird. Sie zeichneten über viele Wochen hinweg die Aktivität der Neuronen auf. Anschließend suchten sie nach Unterschieden zwischen Liedern mit unterschiedlicher Dauer und unterschiedlichem Tempo.

Sie fanden heraus, dass OMC-Neuronen an einem Prozess beteiligt sind, der als zeitliche Skalierung bezeichnet wird. „Anstatt die absolute Zeit wie eine Uhr zu kodieren, verfolgen die Neuronen so etwas wie die relative Zeit“, erklärt Banerjee. „Sie verlangsamen oder beschleunigen das Intervall tatsächlich. Es sind also nicht ein oder zwei Sekunden, sondern 10 %, 20 %.“

Die Entdeckung bietet neue Erkenntnisse darüber, wie das Gehirn Stimmkommunikation erzeugt. Aber Banerjee vermutet, dass die Auswirkungen über Sprache oder Musik hinausgehen. Es könnte helfen zu erklären, wie die Zeit in anderen Teilen des Gehirns berechnet wird, und es uns ermöglichen, verschiedene Verhaltensweisen entsprechend anzupassen. Und das verrät uns vielleicht mehr darüber, wie unser wunderbar komplexes Gehirn funktioniert.

„Es ist dieser drei Pfund schwere Fleischblock, mit dem man alles tun kann, vom Lesen eines Buches bis zum Senden von Menschen zum Mond“, sagt Banerjee. „Es gibt uns Flexibilität. Wir können uns im Handumdrehen ändern. Wir passen uns an. Wir lernen. Wenn alles eine Reiz-Reaktion wäre, ohne Gelegenheit zum Lernen, nichts, was sich ändert, ohne langfristige Ziele, bräuchten wir keine.“ Gehirn. Wir glauben, dass der Kortex dazu dient, dem Verhalten Flexibilität zu verleihen.“

Mit anderen Worten: Es trägt dazu bei, uns zu dem zu machen, was wir sind. Banerjees Entdeckung könnte die Wissenschaft dem Verständnis näher bringen, wie unser Gehirn es uns ermöglicht, mit der Welt zu interagieren. Die möglichen Auswirkungen auf Technologie, Bildung und Therapie sind so unbegrenzt wie unsere Vorstellungskraft.