Wie Erlebnisse zu Erfahrungen werden – das Gedächtnis

Autor: Tanja Krämer

Ohne das Gedächtnis wäre unser Leben unvorstellbar. Unsere Erfahrungen hinterlassen Spuren der Erinnerung im Nervensystem, die uns helfen, den Alltag zu bewältigen und unser zukünftiges Verhalten besser an die Erfordernisse der Umwelt anzupassen.

Wissenschaftliche Betreuung: Randolf Menzel

Veröffentlicht: 31.08.2011

Das Wichtigste in Kürze
    Gedächtnis ist die Fähigkeit, neue Informationen im Gehirn zu speichern und wieder abrufbar zu machen. So werden Erlebnisse in Erinnerungen überführt.
  • Fakten und Erinnerungen an das eigene Leben werden im deklarativen Gedächtnis abgelegt, Verhaltensweisen und Fähigkeiten wie das Fahrradfahren im prozeduralen Gedächtnis.
  • Erinnerungen werden nicht an einem bestimmten Ort, sondern als Fragmente an vielen Orten verteilt im Gehirn gespeichert. Der grundlegende Prozess, mit dem Daten dauerhaft ins Gehirn eingelagert werden, ist eine synchrone Aktivierung von Neuronen, wobei den Neuronen eine besondere Relevanz zukommt, welche die Bedeutung einer Wahrnehmung repräsentieren.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Wahrnehmung

Wahrnehmung/Perceptio/perception

Der Begriff beschreibt den komplexen Prozess der Informationsgewinnung und –verarbeitung von Reizen aus der Umwelt sowie von inneren Zuständen eines Lebewesens. Das Gehirn kombiniert die Informationen, die teils bewusst und teils unbewusst wahrgenommen werden, zu einem subjektiv sinnvollen Gesamteindruck. Wenn die Daten, die es von den Sinnesorganen erhält, hierfür nicht ausreichen, ergänzt es diese mit Erfahrungswerten. Dies kann zu Fehlinterpretationen führen und erklärt, warum wir optischen Täuschungen erliegen oder auf Zaubertricks hereinfallen.

Genau 86.400 Sekunden hat ein Tag, und in jeder Sekunde prasseln unzählbar viele Sinneseindrücke auf uns ein. Wir sehen, riechen, hören und schmecken, wir schütteln Hände, reden mit Arbeitskollegen oder Freunden, reagieren mit Emotionen und beurteilen das Erlebte. Kurz: Wir machen ständig neue Erfahrungen und lernen Neues hinzu. Selbst wenn wir schlafen, nehmen wir unbewusst Eindrücke auf. Dabei halten wir es für selbstverständlich, dass wir uns in dieser Welt sicher bewegen, ohne von ihrer Informationsflut überwältigt zu werden. Dass dies unserem Gehirn gelingt, verdanken wir einer Meisterleistung der Natur: unserem Gedächtnis.

Wie wichtig das Gedächtnis für unser gesamtes Denken, Erleben und Handeln ist, müssen Menschen mit einer Amnesie auf bittere Weise erfahren. Anatomie des Vergessens Patienten, die ihr Erinnerungsvermögen ganz oder teilweise verloren haben, eröffnen der Wissenschaft Einblicke in die Neurobiologie der Gedächtnisbildung. So haben die Untersuchungen an Henry Molaison, dem berühmten Patienten H.M., das Verständnis der beteiligten Prozesse und Hirnstrukturen und damit die Gedächtnisforschung entscheidend vorangebracht. Der Mann ohne Gedächtnis

Auch bei Gesunden ist das Erinnerungsvermögen nicht perfekt. Tatsächlich vergessen wir das meiste von dem, was wir erleben, schnell wieder. Und das ist auch gut so! Der Segen des Vergessens Das Gehirn filtert die permanent eingehende Fülle an Informationen – und speichert vor allem jene, die für uns in Zukunft von Bedeutung sein könnten. So passt es sich zeit unseres Lebens an die Anforderungen der Umwelt an und beeinflusst durch die Verarbeitung früherer Erfahrungen unsere heutigen Entscheidungen. Die tolle Party am vergangenen Wochenende, der erste Kuss, das grandiose Konzert der Berliner Philharmoniker – so schön es ist, solche Dinge im Gedächtnis behalten zu können, der Sinn einer Erinnerung besteht primär darin, Informationen zu liefern, die dem Handeln in Gegenwart und Zukunft dienen.

Emotionen

Emotionen/-/emotions

Unter „Emotionen“ verstehen Neurowissenschaftler psychische Prozesse, die durch äußere Reize ausgelöst werden und eine Handlungsbereitschaft zur Folge haben. Emotionen entstehen im limbischen System, einem stammesgeschichtlich alten Teil des Gehirns. Der Psychologe Paul Ekman hat sechs kulturübergreifende Basisemotionen definiert, die sich in charakteristischen Gesichtsausdrücken widerspiegeln: Freude, Ärger, Angst, Überraschung, Trauer und Ekel.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Amnesie

Amnesie/-/amnesia

Eine Form der Gedächtnisstörung, die das Gedächtnis für Fakten und Ereignisse betrifft. Das unbewusste Gedächtnis für zum Beispiel senso-​motorische Fertigkeiten wie Auto– oder Fahrradfahren bleibt erhalten.

Verschiedene Formen des Gedächtnisses

Viele Gedächtnisinhalte, die wir gespeichert haben, sind uns nicht bewusst: So muss man nicht mehr darüber nachdenken, wenn man einmal gelernt hat, wie man Schuhe zubindet oder Auto fährt. Und ohne zu überlegen, rekapitulieren wir einen riesigen Wortschatz, mit dem wir unsere Gespräche am Frühstückstisch bestreiten oder die Zeitungslektüre bewältigen. Andere Erinnerungen müssen wir dagegen mühsam wieder hervorkramen, wenn uns jemand etwa nach der Hauptstadt von Nicaragua fragt oder nach dem Namen des Hotels, von dem wir nach dem letzten Urlaub so schwärmten. Aber auch in diesen Fällen ist es ein nicht bewusst werdender Suchprozess, der das Gedächtnis aktiviert.

Diese Beispiele zeigen bereits, dass es unterschiedliche Arten von Erinnerungen gibt: Im prozeduralen oder impliziten Gedächtnis sind Gewohnheiten, Fähigkeiten und Verhaltensweisen gespeichert – wie das Schuhebinden oder das Autofahren. Es ermöglicht, solche motorischen Handlungen automatisch und ohne Nachdenken auszuführen und Sinnesreize schnell zuzuordnen.

Die andere Gruppe der Erinnerungen wird bewusst wahrgenommen. Hier handelt es sich einerseits um erlernte Fakten – etwa dass die Hauptstadt von Nicaragua Managua heißt und Donald Duck drei Neffen hat. Solche Inhalte werden im bewusst werdenden und in Sprache ausdrückbaren semantischen Gedächtnis abgelegt. Eine besondere Form des Gedächtnisses ist die Erinnerung an uns selbst als handelnde Personen, das episodische Gedächtnis. Ob bloße Fakten oder persönliche Biografie, in beiden Fällen geht es also um Wissen, das wir beschreiben können. Psychologen fassen daher das episodische und das semantische Gedächtnis unter dem Begriff deklaratives oder explizites Gedächtnis zusammen. Formen des Gedächtnisses

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Erinnerung ist Netzwerk-​Arbeit

Doch was genau passiert in unserem Gehirn, wenn wir eine Erinnerung speichern? Diese Frage beschäftigt Neurowissenschaftler rund um den Globus — und auch Joshua Dubnau vom Spring Harbor Laboratory nahe New York. Ein wichtiger Mechanismus, um Informationen dauerhaft im Gehirn zu speichern, so der amerikanische Gedächtnisforscher, sei dessen Fähigkeit „dynamisch und schnell die Zahl und Stärke der Verbindungen zwischen dem riesigen Neuronen-​Netzwerk zu verändern. Das verstehen wir inzwischen bis zu einem gewissen Grad.“ Und zwar bis auf die Ebene der dahinterstehenden molekularen Prozesse.

Bereits Ende der 1940er Jahre postulierte der kanadische Psychologe Donald Hebb (1904 – 1985) die assoziative Verknüpfung von Neuronenverbänden sei das Grundelement der Gedächtnisbildung. Dies gilt bis heute. In einem assoziativen Netzwerk von Nervenzellen kann man sich die Bildung von Erinnerungen folgendermaßen vorstellen: Ein Erlebnis wird im Gehirn durch eine synchrone Aktivierung bestimmter Neuronengruppen verankert. Dieses synchrone Feuern steigert die Tendenz der beteiligten Nervenzellen, auch künftig gemeinsam zu feuern. Je häufiger dies geschieht, desto fester und stabiler werden die synaptischen Verbindungen innerhalb dieses Neuronenverbands. Dadurch kommt es zu einer Art Sensibilisierung. Bald reicht bereits das Feuern einzelner Nervenzellen aus, um auch die anderen aus der Gruppe zum Feuern anzuregen – und so das Erlebte erneut abzurufen.

Neuron

Neuron/-/neuron

Das Neuron ist eine Zelle des Körpers, die auf Signalübertragung spezialisiert ist. Sie wird charakterisiert durch den Empfang und die Weiterleitung elektrischer oder chemischer Signale.

Speicherung erfolgt schrittweise

Bevor ein deklarativer Gedächtnisinhalt dauerhaft abgelegt ist, durchwandert er mehrere Stufen der Speicherung. Das Ultrakurzzeitgedächtnis ist eine Art Puffer für sensorische Reize aus der Umwelt. Von hier wird die Information ins Kurzzeitgedächtnis übertragen, das man oft auch mit dem Arbeitsgedächtnis gleichsetzt. Zwar gibt es einige Unterschiede – tatsächlich ist das Arbeitsgedächtnis mehr eine Schnittstelle zwischen Kurz– und Langzeitgedächtnis und einige Forscher wie der niederländische Kognitionsforscher Bernard J. Baars sehen in ihm gar eine Grundlage für unser Bewusstsein. Doch beiden ist eines gemein: Es werden Informationen in einem Speicher zwischengelagert, um möglichst schnell wieder abgerufen werden zu können.

Die Kapazität des Kurzzeitgedächtnisses ist allerdings begrenzt und kann schnell überschritten werden, wenn eine andere Information wichtiger erscheint oder wir abgelenkt werden. Ist das Ereignis oder die Information indes relevant genug – Aufmerksamkeit und Emotionen spielen bei dieser Beurteilung eine bedeutende Rolle – wird sie zur Weiterverarbeitung an den Hippocampus geleitet. Hier beginnt dann ein Prozess zur dauerhaften Einlagerung von deklarativen Gedächtnisinhalten ins Langzeitgedächtnis, die so genannte Gedächtniskonsolidierung.

Fallstudien mit Patienten haben gezeigt, dass Verletzungen in bestimmten Arealen des Gehirns bestimmte Aspekte des Gedächtnisses beeinträchtigen können, andere aber nicht betroffen sein müssen. Dies legt die Schlussfolgerung nahe, dass die verschiedenen Formen und „Stadien“ von Gedächtnisinhalten an unterschiedlichen Orten im Gehirn verarbeitet und gespeichert werden.

Ultrakurzzeitgedächtnis

Ultrakurzzeitgedächtnis/-/sensory memory

Dieses Gedächtnis erlaubt die Wiederholung eines sensorischen Inputs – eines Satzes oder eines Bildes – ohne ihn aufmerksam wahrgenommen zu haben. Jede Sinnesmodalität hat hierzu einen eigenen Speicher, der nach kürzester Zeit wieder gelöscht wird. So ist die Fähigkeit, in einem Gespräch etwas zuvor Gesagtes zu wiederholen, obwohl man es nicht mit Aufmerksamkeit belegt hat, ein Beispiel für das auditive Ultrakurzzeitgedächtnis.

Kurzzeitgedächtnis

Kurzzeitgedächtnis/-/short-term memory

Als Kurzzeitgedächtnis wird eine Art Zwischenspeicher des Gehirns bezeichnet, in dem Informationen mehrere Minuten lang behalten werden können. Der Umfang ist mit 7±2 Informationseinheiten (Chunks) sehr begrenzt. Dies können beispielsweise Zahlen, Buchstaben oder Wörter sein.

Arbeitsgedächtnis

Arbeitsgedächtnis/-/working memory

Eine Form des Kurzzeitgedächtnisses. Es beinhaltet gerade aufgenommene Informationen und die Gedanken darüber, also Gedächtnisinhalte aus dem Langzeitgedächtnis, die mit den neuen Informationen in Verbindung gebracht werden. Das Konzept beinhaltet nach Alan Baddeley eine zentrale Exekutive, eine phonologische Schleife und ein visuell-​räumliches Notizbuch.

Langzeitgedächtnis

Langzeitgedächtnis/-/long-term memory

Ein relativ stabiles Gedächtnis über Ereignisse, die in der etwas entfernteren Vergangenheit passiert sind. Im Langzeitgedächtnis werden Inhalte zeitlich nahezu unbegrenzt gespeichert. Unterschiedliche Gedächtnisinhalte liegen in unterschiedlichen Gehirn-​Arealen. Die zelluläre Grundlage für diese Lernprozesse beruht auf einer verbesserten Kommunikation zwischen zwei Zellen und wird Langzeitpotentierung genannt.

Aufmerksamkeit

Aufmerksamkeit/-/attention

Aufmerksamkeit dient uns als Werkzeug, innere und äußere Reize bewusst wahrzunehmen. Dies gelingt uns, indem wir unsere mentalen Ressourcen auf eine begrenzte Anzahl von Bewusstseinsinhalten konzentrieren. Während manche Stimuli automatisch unsere Aufmerksamkeit auf sich ziehen, können wir andere kontrolliert auswählen. Unbewusst verarbeitet das Gehirn immer auch Reize, die gerade nicht im Zentrum unserer Aufmerksamkeit stehen.

Emotionen

Emotionen/-/emotions

Unter „Emotionen“ verstehen Neurowissenschaftler psychische Prozesse, die durch äußere Reize ausgelöst werden und eine Handlungsbereitschaft zur Folge haben. Emotionen entstehen im limbischen System, einem stammesgeschichtlich alten Teil des Gehirns. Der Psychologe Paul Ekman hat sechs kulturübergreifende Basisemotionen definiert, die sich in charakteristischen Gesichtsausdrücken widerspiegeln: Freude, Ärger, Angst, Überraschung, Trauer und Ekel.

Hippocampus

Hippocampus/Hippocampus/hippocampual formatio

Der Hippocampus ist der größte Teil des Archicortex und ein Areal im Temporallappen. Er ist zudem ein wichtiger Teil des limbischen Systems. Funktional ist er an Gedächtnisprozessen, aber auch an räumlicher Orientierung beteiligt. Er umfasst das Subiculum, den Gyrus dentatus und das Ammonshorn mit seinen vier Feldern CA1-​CA4.

Veränderungen in der Struktur des Hippocampus durch Stress werden mit Schmerzchronifizierung in Zusammenhang gebracht. Der Hippocampus spielt auch eine wichtige Rolle bei der Verstärkung von Schmerz durch Angst.

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Der Sitz des Gedächtnisses

Tatsächlich gibt es keinen spezifischen Ort, an dem alle Erinnerungen abgelegt werden, wie in einem Schubladensystem. Auch spezielle Gedächtnis-​Neurone sucht man im Gehirn vergeblich. Vielmehr wird allgemein angenommen, dass die Engramme genannten neuronalen Korrelate unserer Erinnerungen – also die Gedächtnisspuren – weit über das Neuronennetz verteilt sind. Das hat den Vorteil, dass im Falle einer Verletzung nicht sofort alle Gedächtnisinhalte verloren gehen und auch durch das altersbedingte Nachlassen des Erinnerungsvermögens nur teilweise angegriffen werden. Ein wichtiger Gehirnbereich für die Bildung von bewusst werdendem Gedächtnis ist der Hippocampus, der die Erinnerungen an die jeweiligen Hirnregionen des Vorderhirns weiterreicht und deren Abruf koordiniert.

Wo genau im Gehirn eine bestimmte Erinnerung gespeichert ist, weiß man noch nicht. Es gibt aber Hinweise darauf, dass die einzelnen Aspekte eines Gedächtnisinhalts genau dort abgespeichert werden, wo sie Monate oder Jahre zuvor zum ersten Mal eintrafen: Der visuelle Teil von Erinnerungen also im visuellen Cortex, Klänge und Stimmen im auditiven Cortex, Berührungen in den somatosensorischen Arealen der Hirnrinde.

Wie aber kommen wir nun wieder an unsere Erinnerungen heran? Geklärt ist bislang: Erinnerungen treten auf, wenn im Gehirn ein bestimmtes neuronales Aktivitätsmuster entsteht, das als Reaktion auf ein bestimmtes Ereignis generiert wurde – also dem Engramm ähnelt, das bei der Gedächtnisbildung entstand. Dies kann zum einen über äußere Reize geschehen. Der Duft eines Apfelbaums erinnert uns an den heimischen Garten unserer Kindheit, die Geräusche auf einem Rummelplatz an die letzte Karusselfahrt. Studien zeigten auch, dass Stimmungen, Gerüche oder Orte, an denen man etwas gelernt hat, das Abrufen von Gedächtnisinhalten erleichtert. So erinnerten sich Studienteilnehmer, die betrunken eine Anzahl von Wörtern lernen sollten, besser an diese, wenn sie wieder betrunken waren. Auch Fotografien helfen dem Gedächtnis auf die Sprünge. Wie genau jedoch bewusstes Abrufen von Erinnerungen geschieht, ist noch nicht bis ins Detail geklärt.

Was man dann wahrnimmt, ist allerdings nie völlig identisch mit dem Originalerlebnis. Denn wie die persönliche Erfahrung zeigt und die Hirnforschung bestätigt, werden Erinnerungen bei jedem Aufruf verändert. Mitunter so sehr, dass sie kaum noch etwas mit dem tatsächlichen Geschehen zu tun haben. „Erinnern ist ein kreativer Prozess“

Und manchmal sind sie auch ganz weg – zumindest scheinbar. Stichwort Blackout. „Es gibt einen interessanten Unterschied zwischen der Anwesenheit einer Erinnerung und der Fähigkeit, diese auch abzurufen“, sagt Gedächtnisforscher Joshua Dubnau. Manchmal könnten wir Gedächtnisinhalte im entscheidenden Moment nicht abrufen, wie etwa den Namen eines Kollegen, den wir in der Kantine treffen. Später jedoch falle er uns wieder ein. Warum das Gedächtnis manchmal versagt, ist noch immer rätselhaft. Doch zum Glück gibt es altbewährte Methoden, ihm auf die Sprünge zu helfen: Schon Cicero, der berühmte römische Staatsmann, notierte vor über 2000 Jahren: „Das Gedächtnis nimmt ab, wenn man es nicht übt.“

Gedächtnis

Gedächtnis/-/memory

Gedächtnis ist ein Oberbegriff für alle Arten von Informationsspeicherung im Organismus. Dazu gehören neben dem reinen Behalten auch die Aufnahme der Information, deren Ordnung und der Abruf.

Cortex

Großhirnrinde/Cortex cerebri/cerebral cortex

Der Cortex cerebri, kurz Cortex genannt, bezeichnet die äußerste Schicht des Großhirns. Sie ist 2,5 mm bis 5 mm dick und reich an Nervenzellen. Die Großhirnrinde ist stark gefaltet, vergleichbar einem Taschentuch in einem Becher. So entstehen zahlreiche Windungen (Gyri), Spalten (Fissurae) und Furchen (Sulci). Ausgefaltet beträgt die Oberfläche des Cortex ca 1.800 cm2.

Engramm

Engramm/-/engram

Ein Engramm, auch als Gedächtnisspur bezeichnet, ist eine neuronale Entsprechung von Gedächtnisinhalten. Es wird vermutet, dass Lernprozesse auf strukturellen Veränderungen in synaptischen Verbindung von Neuronen beruhen.

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One comment

Stefan Pschera 20.01.2017
Dies wurde doch schon oft diskutiert. Z.B. Begriff Hologramm oder in G&G 12/2005: Stichwort Großmutterneuron. Das Gedächtnis nicht eben nicht lokal in einzelnen Zellen gespeichert, sondern im Netzwerk. Wie wird eine Reizsituation durchs Gehirn gelenkt? Dazu ein Modell:

Ein Zug fährt von Rostock nach München. Wodurch wird die Streckenführung festgelegt? Antwort: Durch die (zeitweilig) gestellten Weichen auf der ganzen Strecke. Nicht die Weichen des Hauptbahnhofes Leipzig entscheiden, sondern alle Weichen auf der Strecke. Der Zugführer fährt einfach los und wird durch die gestellten Weichen wie von Geisterhand zum Ziel, zur Endstation, gelenkt. Eine Weiche irgendwo umgelegt und er Zug endet in Stuttgart anstelle München. Jede einzelne Weiche hat ihren (kleinen) Anteil. Also ist die Strecke im gesamten Bahnnetz abgelegt! Es reicht nicht, die Weichen des Leipziger Bahnhofs (= strukturell sichtbares Zentrum) zu kennen.

Genauso rasen die Erregungen durchs Gehirn zum Erfolgsorgan. Z. B. Flucht oder auch zum Namen einer Person, die gerade gesehen wird. Eben auf vorgeprägten Bahnen über viel Neurone. Wie bei der Eisenbahn

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