Ein neuronales Modell für die Entwicklung von Schemas und ihre Rolle bei der systemischen Gedächtniskonsolidierung

Das Erlernen und die Konsolidierung von deklarativen Gedächtnisinhalten ist wesentlich leichter, wenn neue Inhalte konsistent sind mit bereits vorhandenem Wissen. “Schemas” beschleunigen nicht nur neues Lernen, sondern fördern auch Plastizität in Hirnregionen außerhalb des Hippocampus. Unklar ist, welche neuronale Repräsentationen einem Schema zugrunde liegen und wie sie zustande kommen. Wir schlagen vor, dass ein Schema durch spärliche neuronale Aktivität in Netzwerken außerhalb des Hippocampus gekennzeichnet ist. Ziel dieses Projekts ist deshalb zu verstehen, wie hohe Populationsspärlichkeit für besonders wichtige Gedächtnisinhalte entstehen könnte.

Archiv – B01 (SFB1315/1)

Graphical abstract: Schemas and neural representations. Top: In hippocampus-like networks, representations are sparse. The small size of bright-colored boxes indicates the small fraction f of highly active neurons representing items. Sparse representations allow fast (“one-shot”) learning of an association between two items because the fraction of synapses involved is proportional to f2 (black double-headed arrow). Bottom: Neocortex-like networks with distributed representations (pale colored boxes indicate active neurons) require slow or “interleaved” training to avoid catastrophic interference with other memories. We propose that some representations become sparser through processes related to systems memory consolidation (magenta solid arrows), which allows faster learning and faster consolidation (magenta dashed arrow).