Das Gedächtnis und wie es funktioniert
Unser Gehirn ist für zwei grundlegende Prozesse verantwortlich: Denken und Handeln. Beide erfordern es, die Informationen, die das Gehirn erfasst, zu lernen (speichern) und zu erinnern (abrufen). Das erledigt unser Gedächtnis. Wie funktioniert das Gedächtnis aber wirklich?
Sowohl Science Fiction als auch die Medien haben Mythen und unangemessene Vorstellungen in Bezug auf unser zentrales Nervensystem verbreitet. Diese reichen vom Gleichsetzen des Gehirns mit einem Computer bis hin zur Idee, dass das Gehirn eine plastische Struktur mit unbegrenzter Kapazität sei. Wir wissen inzwischen, dass das nicht wahr ist. Dank jüngster Studien wissen wir nun mehr darüber, wie sich diese kleinen Zellen, Neuronen genannt, bilden und wie sie miteinander kommunizieren.
Große Fortschritte in den Neurowissenschaften haben es uns in den letzten Jahren ermöglicht, einige der Mechanismen zu erforschen, die während der oben genannten Abläufe aktiviert werden. Insbesondere sprechen wir hier über die Bereiche, die aktiv sind, während wir neue Erinnerungen kreieren. Das Gedächtnis beruht auf verschiedenen neurophysiologischen Abläufen, die für die Bildung neuer Erinnerungen essenziell sind. Kurz gesagt, die Prägung unseres Gedächtnisses ist die Folge der Speicherung von Informationen und deren Kennzeichnung mit Etiketten.
So sind beispielsweise unsere Emotionen ganz eng mit unserem Gedächtnis verbunden. Zahlreiche Untersuchungen weisen darauf hin, dass Ereignisse, die uns emotional berührt haben, egal ob positiv oder negativ, uns stärker in Erinnerung bleiben als solche, die uns nicht emotional berührt haben. So gesehen ist das emotionale Gedächtnis die Summe von Erinnerungen, die auf diese Art und Weise geschaffen worden sind.
“Wir erinnern uns naturgemäß an daran, was uns interessiert und warum es uns interessiert.”
John Dewey
Wo sind die Erinnerungen gespeichert?
Kurz- und Langzeiterinnerungen werden gleichzeitig generiert und im Hippocampus bzw. im präfrontalen Kortex gespeichert. Der genaue Bereich des Gehirns, in dem wir Kurzzeiterinnerungen speichern, wurde bereits identifiziert. Was unsere Langzeiterinnerungen betrifft, wird momentan noch intensiv geforscht.
Eine Studie von Forschern des Picower Institute of Learning and Memorization (Massachusetts Institute of Technology in Cambridge, Massachusetts, USA) hat zum allerersten Mal aufgezeigt, wo und wie unser Gehirn Langzeiterinnerungen kreiert. Wie Mark Morrissey, Co-Autor der Studie, anmerkt, bilden sich Erinnerungen parallel und gehen dann unterschiedliche Wege. Jene im präfrontalen Kortex verstärken sich und jene im Hippocampus werden schwächer.
Neu an diesen Ergebnissen ist, dass sie gezeigt haben, dass die Kommunikation zwischen dem präfrontalen Kortex und dem Hippocampus für das Fortbestehen der Erinnerungen enorm wichtig ist. Wird der Kreislauf, der diese beiden Gehirnregionen verbindet, unterbrochen, entwickeln sich die Engramme des Kortex nicht richtig. Oder anders gesagt, es werden keine Langzeiterinnerungen generiert.
Erinnerungen sind für unsere Entwicklung und unser Überleben unentbehrlich. Das gilt besonders im Falle von Erinnerungen, die uns vor Risiken warnen, davor, Fehler zu wiederholen, unter deren Folgen wir in der Vergangenheit gelitten haben. So sehr, dass das Gehirn Langzeiterinnerungen einfach abspeichern muss, um uns am Leben zu erhalten und dem Leiden einen Sinn zu geben.
“Nichts hält etwas intensiver in der Erinnerung fest, als der Wunsch, es zu vergessen.”
Michel de Montaigne
Erinnerungen hängen von unseren Neuronen ab
Die Ergebnisse der genannten Studie zeigen, dass Gedächtnisneuronen sich in drei verschiedenen Gehirnbereichen befinden: im Hippocampus, im präfrontalen Kortex und in der Amygdala. Letztere ist der Teil unseres Gehirns, der mit den Erinnerungen zu tun hat, die mit Emotionen verknüpft sind. Dies widerspricht vielen früheren Theorien über die Konsolidierung von Erinnerungen. Es zeigt, dass Kurzzeit- und Langzeiterinnerungen nicht gleichzeitig im Hippocampus und im präfrontalen Kortex entstehen, sondern sich erst im Hippocampus bilden und später dann in die Großhirnrinde übermittelt werden.
Neuronen funktionieren auf der Grundlage von Kommunikation, angesichts der Tatsache, dass das Gehirn nur sehr wenige Gehirnzellen braucht, um sich an etwas zu erinnern. Dies widerspricht ebenfalls dem, wovon man bis jetzt ausgegangen ist, nämlich dass das Gehirn ein gewaltiges Neuronennetzwerk benötige, um Erinnerungen zu speichern. Die Forscher gehen davon aus, dass Neuronen als denkende Zellen fungieren, die dazu in der Lage seien, sich auf bestimmte Erinnerungen zu spezialisieren, die zuvor vom Gehirn ausgewählt wurden.
Diese Entdeckung könnte Menschen, die Hirnschäden erlitten haben oder an Krankheiten wie Morbus Alzheimer leiden, helfen, ihre Erinnerungen “künstlich” wiederherzustellen. Gleichzeitig weisen die Ergebnisse auf die Existenz einer Art von Gehirncode hin. Dieser Code spielt offenbar eine wichtige Rolle bei der visuellen Wahrnehmung und der Entwicklung des abstrakten Gedächtnisses.
Außerhalb des Feldes der Neurologie wird diese Entdeckung zweifelsohne zur Entwicklung künstlicher Intelligenz und neuraler Netzwerke beitragen. Sie wird das Design vieler technischer Geräte verbessern, die wir täglich benutzen, um Informationen zu speichern und zu verarbeiten.
“Die Erinnerung ist das einzige Paradies, aus dem wir nicht vertrieben werden können.”
Jean Paul Richter-
Hippocampus, präfrontaler Kortex und Amygdala
In den fünfziger Jahren gab es den Fall des Patienten Henry Molaison. Nach einer Operation, die helfen sollte, seine epileptischen Anfälle unter Kontrolle zu bekommen, erlitt er Schäden am Hippocampus. Infolge dessen war Molaison nach der Operation nicht mehr dazu in der Lage, neue Erinnerungen zu kreieren. Die Erinnerungen, die er vor der Operation bereits hatte, blieben ihm hingegen erhalten. Damals fing man an, die bedeutende Rolle des Hippocampus im Bezug auf die Bildung neuer Langzeiterinnerungen zu begreifen.
Die Erkenntnisse aus diesem Fall deuteten darauf hin, dass langfristige Erinnerungen sich irgendwo außerhalb des Hippocampus selbst abspeichern. Wissenschaftler glauben, dass es sich dabei um den präfrontalen Kortex handele, um den Teil des Gehirns, der für kognitive Funktionen verantwortlich ist, wie zum Beispiel für die Fähigkeit, etwas zu planen oder aufmerksam zu sein.
Dies alles lässt vermuten, dass traditionelle Theorien zur Konsolidierung von Erinnerungen nicht präzise sind. Es wird neue Studien brauchen, um feststellen zu können, ob Erinnerungen komplett aus den Zellen des Hippocampus gelöscht werden oder ob es einfach ein Problem beim Öffnen der Dateien gibt, wenn man sich an etwas nicht erinnern kann.
Wir wir gesehen haben, spielt d ie Amygdala ebenfalls eine wichtige Rolle. Die Verknüpfung von neuen Erinnerungen mit der zugehörigen emotionalen Verfassung fügt sich in das große Ganze ein und bedeutet, dass man sich an solche Situationen leichter erinnern kann, die mit starken Emotionen einhergingen. Die Amygdala ist dafür verantwortlich, einer Erinnerung basierend auf den mit ihr verknüpften Emotionen mehr oder weniger Bedeutung zuzuweisen. Sie beeinflusst ebenfalls, welche Details einer bestimmten Erinnerung in diesem Gebilde tiefer verankert sind und welche weniger.
Emotionales und narratives Gedächtnis
Die Amygdala hat eine Schutzfunktion. Dies erklärt, warum manche Menschen große Angst vor Hunden haben (um die sich ihr emotionales Gedächtnis kümmert), sich aber nicht an die Situation erinnern können, in der diese Angst entstanden ist (die sich im narrativen Gedächtnis befindet). Dies geschieht wahrscheinlich aufgrund des Stresses, dem sie in einer vergangenen Situation mit diesem Tier ausgesetzt waren, oder aufgrund der Tatsache, dass bei der ursprünglichen Situation viele andere Personen anwesend waren.
Die Aktivierung der Amygdala durch bestimmte Impulse, die uns Angst machen, verstärkt die Prägung dieser Erinnerungen, macht sie viel tiefer. Wir erinnern uns viel klarer an die Dinge, die uns passieren, wenn gleichzeitig intensive Emotionen auftauchen. Die emotionale Aktivierung erleichtert die Festigung unserer Erinnerungen.
Abschließend lässt sich sagen, dass wir einige der relevantesten Entdeckungen betrachtet haben, die in den letzten Jahren über das Gedächtnis und die Entstehung neuer Erinnerungen gemacht wurden. Die Antworten jedoch, für die die Forscher derzeit plädieren, sind weit davon entfernt, endgültig zu sein. Genauso sind wir, da es sich um jüngste Entdeckungen handelt, bislang noch nicht dazu in der Lage, das Beste aus dem, was uns die Ergebnisse zu bieten haben, herauszuholen, um die Leben derer zu verbessern, die von Gedächtnisproblemen betroffen sind.