Wie kommen Erinnerungen ins Gedächtnis?

Erinnerungen werden im mittleren Temporallappen seriell verarbeitet, denn während das Langzeitgedächtnis Erinnerungen durch Änderung der Verknüpfungen zwischen den Nervenzellen dauerhaft speichert, bleibt der Inhalt des Kurzzeitgedächtnisses flüchtig, denn er besteht aus elektrischen Erregungsmustern, die für eine kurze Zeitspanne von wenigen Sekunden bis Minuten aufrecht erhalten wird, und sobald die Erregung abklingt, ist diese Erinnerung gelöscht. Der Hippocampus filtert die Eindrücke aus dem Kurzzeitgedächtnis und entscheidet, woran man sich längerfristig erinnern kann. Die elektrische Aktivität im Hippocampus ändert sich zyklisch, wobei der Hippocampus gleichzeitig in verschiedenen Frequenzen, den Bändern, schwingt: Das Theta-Band schwingt mit vier bis acht Hertz deutlich langsamer als das Gamma-Band, das auf 25 bis 100 Hertz kommt.

Bisher ging man davon aus, dass der Hippocampus nicht an allen Gedächtnisleistungen beteiligt ist und etwa motorische Fähigkeiten wie Klavierspielen ohne sein Zutun gelernt werden können. In der Hirnforschung unterteilte man deshalb die Gedächtnisleistungen in solche, die vom Hippocampus abhängen wie etwa das Auswendiglernen eines Gedichts, und solche, an denen er nicht beteiligt ist, wie Skifahren oder Tennisspielen als Fertigkeiten, bei denen die einzelnen Bewegungen unbewusst ablaufen. Nun haben aber Experimente mit Ratten (Sawangjit et al., 2018) gezeigt, dass auch bei der Formung von Inhalten des Langzeitgedächtnisses, die ursprünglich ohne Beteiligung des Hippocampus entstanden waren, im Schlaf auf den Hippocampus zurückgegriffen wird. Allerdings macht aber nicht der Schlaf allein den Unterschied, sondern es gibt offenbar arbeitsteilige Strukturen im Gehirn, d. h., einige der Lern- und Gedächtnisleistungen laufen in eigenen Systemen, doch muss man nun vom Hippocampus als übergeordnete Instanz bei jeder Art der Bildung eines Langzeitgedächtnisses ausgehen. Da der Hippocampus tagsüber im wachen Zustand praktisch immer beschäftigt und ausgelastet, hat im Schlaf, in dem das Bewusstsein ausgeschaltet ist, der Hippocampus Kapazitäten frei und organisiert die langfristige Gedächtnisbildung aller Inhalte, auch von denen, an deren Entstehung er zunächst nicht beteiligt war.

Man unterscheiden fünf relativ unabhängige Langzeitgedächtnisformen, diese sich in der Evolution nacheinander entwickelt haben, aber nicht unbedingt speziellen Arealen im Gehirn eindeutig zugeordnet werden können, denn bekanntlich sind Erinnerungen überall. Die beiden ersten beiden Systeme funktionieren unbewusst, denn im prozeduralen Gedächtnis (Kleinhirn und Basalganglien) werden grundlegende Bewegungsabläufe gespeichert, und entwickelt sich als erstes im Leben, wenn das Neugeborene beginnt, Bewegungsabläufe zu wiederholen. Das Priming (assoziativer Cortex) ist ein Lerneffekt, der dazu führt, dass man bereits Gesehenes unbewusst schneller wiedererkennt. Das perzeptuelle Gedächtnis (sensorischer Cortex) schließlich, das wie die beiden nachfolgenden auch bewusst arbeitet, sorgt dafür, dass man Objekte identifizieren und kategorisieren kann. Das perzeptuelle Gedächnis ist somit für Muster zuständig, der polymodale Cortex der linken Großhirnrinde speichert Fakten wie die Sprache. Bleibt ein Wort im Gedächtnis, so wird drei Zehntelsekunden nach dem Lesen der rhinale Cortex (Riechhirn) im mittleren Schläfenlappens aktiv, fünf Zehntelsekunden nach dem Lesen zeigt sich eine elektrische Aktivität im Hippocampus. Fakten ohne Kontext werden im semantischen Gedächtnis (vorrangig linke Gehirnrinde) gespeichert.

Diese vier Gedächtnissysteme haben Menschen mit Säugetieren und Vögeln gemeinsam, während das episodisch-autobiografische Gedächtnis nur beim Menschen nachweisbar ist, das bewusst erlebte Momente des Lebens speichert. Erinnerungen werden somit im autobiografischen Gedächtnis abgelegt, an dem mehrere Gehirnareale beteiligt sind, darunter die frontalen und temporalen Areale der rechten Gehirnhälfte.

Das Langzeitgedächtnis entwickelt sich erst im Verlauf des zweiten Lebensjahrs, denn vorher können sich Kleinkinder nur sehr schlecht an länger zurückliegende Ereignisse erinnern. Sechs Monate alte Kleinkinder behalten Erlebnisse etwa nur 24 Stunden im Gedächtnis, mit neun Monaten steigt das Erinnerungsvermögen schon auf einen Monat. Die Ausbildung des Langzeitgedächtnisses ist eng an die Entwicklung des Gehirns gekoppelt, denn auch wenn der Frontallappen im Gehirn, der für das Speichern und Abrufen von Erinnerungen zuständig ist, sich zwar bereits gegen Ende des ersten Lebensjahrs entwickelt, so reift er aber erst vollständig im Verlauf des zweiten Lebensjahrs aus, wodurch auch die Fähigkeit zunimmt, sich über längere Zeiträume an bestimmte Ereignisse zu erinnern.

Quelle und Linktipp: http://www.3sat.de/page/?source=/nano/medizin/153128/index.html (11-04-12)

Auf dieser Webseite findet sich ein sehr anschauliches Video, das den hier geschilderten Sachverhalt verdeutlicht. Weitere Informationen finden sich in den Arbeitsblättern zu, Thema Gehirn: http://arbeitsblaetter.stangl-taller.at/GEHIRN/

Weitere Literatur

Sawangjit, A., Oyanedel, C. N., Niethard, N., Salazar, C. & Born J. & In-ostroza, M. (2018). Hippocampus is critical for forming non-hippocampal long-term memory during sleep. Nature, doi:10.1038/s41586-018-0716-8.