CBBS Paper of the year 2025

Können Menschen neue motorische Fertigkeiten bereits während nur wenige Sekunden dauernder Pausen erlernen?

Lernen ermöglicht es uns, unser Leben lang neue Fertigkeiten zu erwerben – von alltäglichen Handlungen bis hin zu hochkomplexen motorischen Fähigkeiten. Es bildet zudem die Grundlage der Rehabilitation nach Verletzungen sowie zahlreicher therapeutischer Ansätze bei neurologischen und psychiatrischen Erkrankungen. Es überrascht daher nicht, dass eine in den vergangenen Jahren formulierte Hypothese, wonach neu erlernte motorische Fertigkeiten bereits innerhalb weniger Sekunden während kurzer Trainingspausen konsolidiert werden können, großen Einfluss auf die Lernforschung gewonnen hat.
Diese Hypothese basiert auf der Beobachtung, dass Menschen eine Folge von Fingerbewegungen unmittelbar nach einer nur wenige Sekunden dauernden Trainingspause häufig besser ausführen als unmittelbar davor. Dieses Phänomen, das als Micro-Offline Gains bezeichnet wird, wurde bislang als Hinweis darauf interpretiert, dass das Gehirn während der Pause durch einen schnellen hippokampalen Replay – also die automatische Reaktivierung der mit der neu erlernten Fertigkeit verbundenen neuronalen Aktivitätsmuster – weiterlernt.
In unserer Studie haben wir diese einflussreiche Hypothese in sieben Verhaltensexperimenten mit mehr als 600 Teilnehmenden überprüft. Wir zeigen, dass das Phänomen, auf dem diese Hypothese beruht – nämlich die Leistungsverbesserung vom Ende eines Trainingsabschnitts bis zum Beginn des nächsten – kein Ausdruck echten Lernens ist. Stattdessen zeigt sich, dass diese scheinbare Verbesserung (1) lediglich eine vorübergehende Erholung der Leistung und kein Lernzuwachs ist, (2) selbst bei zufälligen Bewegungsfolgen auftritt, die gar nicht gelernt werden können, sodass sie nicht mit einer sequenzspezifischen Replay-Erklärung vereinbar ist, und (3) zumindest teilweise durch motorische Vorausplanung vor der Wiederaufnahme der Bewegung erklärt werden kann.
Indem unsere Arbeit eine zentrale Annahme der motorischen Lernforschung infrage stellt, liefert sie wichtige neue Erkenntnisse darüber, wie frühes motorisches Lernen verstanden werden sollte. Zugleich mahnen unsere Ergebnisse zur Vorsicht, Micro-Offline Gains als Verhaltensmarker für hippokampalen Replay oder eine besonders schnelle Gedächtniskonsolidierung zu interpretieren.

PMID: 41150724


Sieger-Publikation aus dem Bereich Humanforschung: Das, Karagiorgis, Diedrichsen, Stenner, Azañón, PNAS, PMID: 41150724

Sieger-Publikation aus dem Bereich Tierforschung: Oelschlegel , Pöpplau, Ryzynski, Hradsky, Reddy, Navarro, Reyes-Resina, Yuanxiang, Sosulina, Kaneko, Sahu, Günther, Andres-Alonso, Lopez-Rojas, Aly, Bauer, Mikulovic, Xia, Mikhaylova , Remy, Hanganu-Opatz, Karpova, Kreutz, Neuron, PMID: 41412129

Ein erhöhter Calneuron-1-Spiegel, einer akzessorischen Untereinheit der Muskarinrezeptoren, führt zu einer gestörten frontotemporalen Konnektivität und zu schizophrenieähnlichen Defiziten


Viele Studien haben gezeigt, dass genetische Faktoren das Risiko, an Schizophrenie zu erkranken, stark erhöhen, doch die zugrunde liegenden biologischen Prozesse, die die Krankheit verursachen, sind noch immer nicht geklärt. Mit unserer mechanistischen Studie wollen wir verstehen, wie relativ subtile molekulare Veränderungen zu der komplexen, schwerwiegenden Erkrankung führen. Wir stellen einen molekularen Mechanismus vor, der möglicherweise für die Hauptmerkmale der Schizophrenie verantwortlich ist. Calneuron-1 ist ein Ca2+-Sensorprotein, das bereits in mehreren genomweiten Assoziationsstudien mit Schizophrenie in Verbindung gebracht wurde, jedoch war der Mechanismus unbekannt. Wir haben gezeigt, dass die Calneuron-1-Expression im dorsalen präfrontalen Kortex (PFC) von Schizophreniepatienten erhöht ist und dass gesteigerte Calneuron-1-Spiegel bei Mäusen schizophrenieähnliches Verhalten hervorrufen. In den Neuronen moduliert Calneuron-1 die durch M1-Rezeptoren gesteuerte Langzeitdepression, eine Form der synaptischen Plastizität, die mit einer gestörten sensorischen Gating-Funktion bei Psychosen in Zusammenhang steht. Wir zeigen, dass Calneuron-1 als Untereinheit des Rezeptors fungiert. Es bindet den Rezeptor und wandert gemeinsam zur Membran, wo es bei erhöhtem Ca2+ die G-Protein-Signalübertragung unterbricht. Erhöhte Calneuron-1-Spiegel verschieben das E-I-Gleichgewicht hin zur Erregung und stören die Kopplung zwischen Hippocampus und PFC, insbesondere im Theta-Frequenzbereich. Somit ähnelt die durch Calneuron-1 induzierte frontotemporale Dyskonnektivität zentralen Aspekten der Pathologie bei Schizophrenie. Der M1-Rezeptor-Agonist Xanomelin unterbricht die Interaktion von M1R und Calneuron-1 und stellt die synaptische Plastizität wieder her. Unsere Daten erklären, wie KarXT (Xanomelin-Trospium), ein seit kurzem in der Klinik eingesetztes Antipsychotikum zur Behandlung von Schizophrenie, wirkt und unterstreichen die Relevanz des identifizierten Pathomechanismus. 

PMID: 41412129

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