Das Gedächtnis ist eine der grundlegendsten Fähigkeiten des menschlichen Gehirns. Es ermöglicht uns, Informationen zu speichern und bei Bedarf wieder abzurufen. Diese Fähigkeit ist die Voraussetzung für jedes Verhalten, das auf Erfahrungen beruht und unser gegenwärtiges und zukünftiges Handeln steuert. Das Gedächtnis ist jedoch kein monolithischer Block, sondern ein komplexes System, das aus verschiedenen Komponenten und Prozessen besteht.
Was ist das Gedächtnis?
Das Gedächtnis kann entweder als Prozess oder als Struktur betrachtet werden, mit dessen Hilfe der Mensch Informationen speichern und später wieder abrufen kann. Es ist die Fähigkeit, sich an Dinge, Menschen und Ereignisse zu erinnern. Es wird in mehrere unterschiedliche Kategorien unterteilt, die sich auf die Zeitspanne beziehen, in der die Gedächtnis-Inhalte abgerufen werden können.
Funktion des Gedächtnisses
Etwa 10 Millionen Signale aus den Sinnesorganen erreichen unser Gehirn in jeder Sekunde. Nicht alle diese Signale sind es wert, gespeichert und später erinnert zu werden. Aus diesem Grund hilft nur eine Selektion der Signale, welche die Eindrücke in verschiedene Kategorien einteilt. Eine erste Unterscheidung erfolgt in die Kategorien: „bekannt“ und „unbekannt“. Danach entscheidet unser Gehirn, ob die Eindrücke es wert sind, dass wir sie uns einprägen und im Gedächtnis behalten, um sie zu einem späteren Zeitpunkt wieder abrufen zu können.
Es gibt keine klar abgrenzbare Struktur im Gehirn, die ausschließlich für das Gedächtnis zuständig ist. Vielmehr ist für die Merk- und Erinnerungsfähigkeit ein Netzwerk von Nervenzellen zuständig, die sich über verschiedene Hirnbereiche erstrecken. Bei Gedächtnisprozessen sind daher verschiedene Gehirnbereiche gleichzeitig aktiv.
Zuständige Gehirnbereiche für Gedächtnisprozesse
Für das prozedurale Gedächtnis beispielsweise sind die Basalganglien, (prä-)motorische und cerebelläre (Kleinhirn-) Strukturen zuständig. Für das semantische Gedächtnis und episodische Inhalte sind die Amygdala und der Hippocampus wichtig. Die Amygdala speichert Erinnerungen mit emotionalem Gehalt.
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Für die Verarbeitung des episodischen Gedächtnisses sind frontale und temporale Regionen der rechten Gehirnhälfte, für die Verarbeitung von Inhalten im semantischen Gedächtnis sind die gleichen Regionen der linken Gehirnhälfte zuständig. In verstärkendem oder abschwächendem Maß ist auch das Kleinhirn daran beteiligt.
Der Hippocampus im vorderen medialen Temporallappen ist als Zwischenspeicher für Daten, die in das Langzeitgedächtnis übernommen werden sollen, unerlässlich, um neue Informationen abspeichern zu können.
Um Gedächtnis-Inhalte abrufen zu können, ist die Funktionsfähigkeit der Corpora mammillaria (gehören zum Zwischenhirn) von Bedeutung.
Arten von Gedächtnis
Das Gedächtnis wird üblicherweise in verschiedene Kategorien unterteilt, basierend auf der Dauer der Speicherung und der Art der Informationen, die gespeichert werden.
Ultrakurzzeitgedächtnis (Immediatgedächtnis/Sensorisches Gedächtnis)
Das Immediatgedächtnis ( „immediat“ = unmittelbar, sofort) wird oft auch als Ultrakurzzeitgedächtnis oder sensorisches Gedächtnis bezeichnet. Seine Inhalte werden nur einige Millisekunden bis maximal zwei Sekunden behalten. Das ist die kürzeste Zeitspanne, in der Fakten und Sinneseindrücke präsent bleiben. Sie reicht gerade aus, um eine erste Informationsverarbeitung zu ermöglichen. So landet im Ultrakurzzeitgedächtnis (oder sensorischen Gedächtnis) etwa eine neue Telefonnummer, die man hört und nun ins Telefon eingibt.
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Neu eintreffende Informationen verdrängen rasch die aktuellen Inhalte im Immediatgedächtnis. Nur ein geringer Teil der Informationen wird aus dem sensorischen Gedächtnis in das Kurzzeitgedächtnis überführt. Es stellt die Verbindung zwischen Wahrnehmung und Gedächtnis dar. Im sensorischen Gedächtnis erfolgt die Verarbeitung von Reizen nach der Aufnahme aus der Außenwelt. Dieser Prozess läuft unbewusst ab. Nicht jeden Reiz, den unsere Sinne aufnehmen, nehmen wir auch bewusst war. Es handelt sich hier um kurze flüchtige Sinneseindrücke davon, was eben erst wahrgenommen wurde, zum Beispiel was wir gerade gehört haben. Die Reize werden kurz zwischengespeichert und wenn sie wichtig sind an das Kurzzeitgedächtnis weitergegeben. Die einfließende Information wird vor Bewusstwerden gefiltert, so dass wir nicht von Reizen überflutet werden. Dabei gibt es Unterschiede in der Dauer der Zwischenspeicherung.
Kurzzeitgedächtnis (Arbeitsgedächtnis)
Das Kurzzeitgedächtnis ermöglicht das Abspeichern von Daten über einen Zeitraum von einigen Sekunden bis wenigen Minuten. So kann man sich zum Beispiel eine nachgeschlagene Nummer kurz merken, bis man sie aufgeschrieben hat.
In der ersten Phase nach Aufnahme von Gedächtnis-Inhalten in das Kurzzeitgedächtnis sind diese noch nicht stabil gespeichert. So kann eine Gehirnerschütterung bei einem Unfall zum Beispiel eine Erinnerungslücke hervorrufen, die Sekunden und bis zu mehrere Stunden vor das Ereignis zurückreicht.
Werden Erinnerungen im KZG aufrechterhalten oder manipuliert, so spricht man vom Arbeitsgedächtnis. Eine Manipulation kann z.B. Kopfrechnen sein, da man die einzelnen Komponenten der Rechenaufgabe verbinden muss (2 + 5 = 7). Das Arbeitsgedächtnis ist untergliedert in verschiedene Untersysteme. Zu diesen gehören die phonologische Schleife, der episodische Puffer, der räumlich-visuelle Notizblock sowie die zentrale Exekutive, die die drei vorhergehenden kontrolliert sowie sich mit ihnen austauscht. Die phonologische Schleife, der episodische Puffer und der räumlich-visuelle Notizblock dienen als Zwischenspeicher der Informationen für eine weitere Bearbeitung.
Das Kurzzeitgedächtnis ist der erste bewusste Teil des Gedächtnisses. Es erhält einkommende Informationen aus dem sensorischen Gedächtnis. Dieser Teil des Gedächtnisses ist ein Zwischenspeicher für Informationen, die nachfolgend aufrechterhalten, manipuliert, weiterverarbeitet werden oder auch verloren gehen. Das Kurzzeitgedächtnis hat nämlich eine eingeschränkte Kapazität; sie ist auf ca. 5 - 9 Informationseinheiten beschränkt, die gleichzeitig gehalten werden können. Diese können im zeitlichen Rahmen von wenigen Sekunden bis Minuten fortbestehen. Eine wichtige Rolle für die Aufrechterhaltung von Informationen im KZG spielt die Aufmerksamkeit. So reagiert es empfindlich auf Störungen wie Geräusche.
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Weitere Faktoren, die das Kurzzeitgedächtnis beeinträchtigen sind Stress, Angst, Überlastung, Alkohol, Krankheiten wie Depressionen und einige Medikamente.
Langzeitgedächtnis
In das Langzeitgedächtnis kommen alle wichtigen Informationen, die es wert sind, aufgehoben zu werden und die das Kurzzeitgedächtnis sonst zum „Überlaufen“ bringen würden. Diese Form von Gedächtnis ist im Allgemeinen gemeint, wenn wir von Gedächtnis sprechen.
Der Umfang des Langzeitgedächtnisses ist von Mensch zu Mensch sehr verschieden - es umfasst nicht nur den aktiven und passiven Wortschatz unserer Muttersprache, sondern auch alle Erinnerungen, Daten, Fakten, gelerntes Wissen und den erworbenen Wortschatz fremder Sprachen. Im Langzeitgedächtnis wird alles gespeichert, das aufgrund vielfacher Wiederholungen oder mit einem starken emotionalen Gehalt auf lange Sicht behalten werden soll. Das Langzeitgedächtnis ist unser Speicher für alles, was wir bisher erlebt haben und alles, was wir im bisherigen Leben gelernt haben. Das Langzeitgedächtnis bildet für jeden Mensch das Tor zu seinen Erlebnissen, dem Wissen, das man im Laufe des Lebens erwirbt und zu den Fähigkeiten und Fertigkeiten, die man lernt. Die Erinnerung an den ersten Kuss ist genauso gespeichert wie die Fähigkeit, einen Salto zu machen. Es wird unterteilt in das deklarative und das non-deklarative Gedächtnis.
Deklaratives Gedächtnis (Explizites Gedächtnis)
Als deklaratives Gedächtnis (explizites Gedächtnis) bezeichnen Mediziner jenen Teil, der explizite, also bewusste, sprachlich abrufbare Inhalte speichert. Es wird weiter unterteilt in:
- Episodisches Gedächtnis: (autobiographisches Wissen, also Wissen über die eigene Person und die eigenen Erlebnisse). Das episodische Gedächtnis speichert Erinnerungen an autobiographische Ereignisse. Dazu zählen Situationen, die man selbst erlebt hat, über die man dadurch ein hohes Detailwissen hat und meist Auskunft über Orte und Zeitangaben geben kann. Ein weiteres Merkmal von autobiographischen Erinnerungen ist die flexible Kommunikation der Erinnerung. Auch wenn Sie eine Situation aus einer anderen Perspektive erlebt haben, können Sie die gezeigte Umgebung wiedererkennen, da Sie sie vermutlich aus einem anderen Winkel gesehen haben und die Umgebungsreize erkennen.
- Semantisches Gedächtnis: (Schul- oder Faktenwissen über die Welt, unabhängig von der eigenen Erfahrung). Inhalte des semantischen Gedächtnisses kann man auch als Faktenwissen bezeichnen. Dazu gehört das Wissen über Begriffe, Objekte und Tatsachen. Fakten sind meist ohne Rahmenbedingungen gespeichert; das heißt, wir wissen nicht mehr, wann und wo wir dies gelernt haben. Diese Art von Wissen benötigt zumeist mehrmaliges Wiederholen, bis eine Information gespeichert ist. Ist eine Information für uns besonders interessant oder bedeutend, so kann es sein, dass wir sie auch nach einmaligem Lernen erinnern.
Nicht-deklaratives Gedächtnis (Implizites Gedächtnis)
Das nicht deklarative Gedächtnis (auch implizites Gedächtnis genannt) speichert implizite Inhalte. Diese sind dem Bewusstsein nicht direkt zugänglich und deshalb auch nicht sprachlich abrufbar. Es gehören dazu beispielsweise hochgradig automatisierte Fertigkeiten wie Autofahren, Radfahren, Skifahren oder das Binden der Schnürsenkel (prozedurales Gedächtnis).
Gedächtnisstörungen
Bei Gedächtnisstörungen sind die Merk- oder Erinnerungsfähigkeit beeinträchtigt. Der Auslöser kann zu Beispiel ein Trauma, beispielsweise ein Unfall sein.
Eine retrograde Amnesie bezeichnet dabei den Gedächtnisverlust für die Zeit vor einem bestimmten Ereignis (wie einem Unfall), eine anterograde Amnesie den Gedächtnisverlust für die Zeit nach diesem Ereignis.
Wenn das Kurzzeitgedächtnis ausfällt, dann können sich Betroffene nicht an direkt vorausgegangene Gespräche oder Ereignisse erinnern, während ältere Ereignisse, die zum Teil Jahre zurückliegen, genau erinnert werden. Das Kurzzeitgedächtnis nimmt im Alter zunehmend ab. Die Betroffenen konzentrieren sich dann bevorzugt auf lange zurückliegende Ereignisse.
Gedächtnisstörungen sind aber nicht nur durch Verletzungen möglich, die von außen (Schädel-Hirn-Trauma) einwirken, sondern auch durch innere Verletzungen wie zum Beispiel Gefäßblutungen bei einem Schlaganfall. Degenerative Veränderungen wie die Alzheimer-Krankheit oder Demenz sind ebenfalls häufige Ursachen für ein gestörtes Gedächtnis. Und nicht zuletzt führen auch Medikamente (Neuroleptika) und Alkohol („Filmriss“ nach einer durchzechten Nacht, Korsakow-Syndrom) zu Gedächtnis-Störungen.
Bei Schädigungen im Bereich der Amygdala sind mit Emotionen verbundene Gedächtnis-Inhalte gestört. Die Betroffenen können sich nur noch an reine Fakten ohne jeglichen emotionalen Inhalt erinnern.
Transiente globale Amnesie (TGA)
"Transiente globale Amnesie" nennen Neurologen eine Gedächtnisstörung, die Betroffene und Wissenschaftler gleichermaßen beeindruckt: Die Fähigkeit, sich zu erinnern, geht plötzlich verloren, erst nach Stunden schließt sich die Gedächtnislücke wieder. Leitsympton der amnestischen Episode ist eine plötzlich einsetzende Störung des Kurzzeitgedächtnisses. Typisch ist, dass die Patienten während der Episode Zeit und Situation nicht mehr einzuschätzen vermögen, die Orientierung zur Person - "Wer bin ich?", "Wie heiße ich?" - aber ebenso erhalten bleibt wie die Fähigkeit zu komplexen Handlungsabläufen. Die Patienten fallen häufig dadurch auf, dass sie immer wieder die gleichen Fragen stellen, sich an die Antworten aber nicht erinnern können. Auch das Langzeitgedächtnis kann von der Störung betroffen sein, insbesondere Ereignisse aus der jüngeren Vergangenheit werden vergessen. Die Störung bildet sich in der Regel zurück, genau für den Zeitraum aber, in welchem die Symptome voll ausgeprägt waren, manchmal auch für einen kurzen Abschnitt davor, bleibt eine dauerhafte Gedächtnislücke bestehen. Weitere neurologische Ausfälle, beispielsweise Lähmungen oder Sprachstörungen, treten bei der transienten globalen Amnesie nicht auf.
Wie man das Gedächtnis verbessern kann
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, das Gedächtnis zu verbessern und zu erhalten. Dazu gehören:
Gehirntraining: Regelmäßiges Gehirntraining kann helfen, die kognitiven Fähigkeiten zu verbessern und das Gedächtnis zu stärken.
Bewegung: Viel Bewegung, ausreichend Schlaf und eine gesunde Ernährung können vor Demenzerkrankungen und vor Vergessen schützen. Diese einfachen Mitteln sorgen für eine bessere Durchblutung des Gehirns und für ein besseres Gedächtnis.
Neue Dinge lernen: Neurowissenschaftler vermuten, dass es ähnlich wirkt, wenn wir immer wieder Neues lernen. Damit können wir unser Gedächtnis fit halten.
Aktuelle Forschung
Neurowissenschaftlerinnen und -wissenschaftler des Universitätsklinikums Erlangen, der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) und der Universität Birmingham haben erforscht, wie verschiedene Teile des Gehirns zusammenarbeiten, um Erinnerungen aufzubauen und wieder abzurufen. Ihre Ergebnisse können dabei helfen, Gedächtnisstörungen zukünftig besser zu behandeln.
Während der Bildung einer Erinnerung werden Informationen von der Großhirnrinde (Kortex), dem nervenzellreichen Teil des Großhirns, zum Hippocampus, der zentralen Schaltstelle für Erinnerungen im Gehirn, geleitet. Beim Abrufen einer Erinnerung läuft dieser Informationsfluss umgekehrt ab.
Das Forschungsteam aus Erlangen und Birmingham hat am Menschen zum ersten Mal gezeigt, dass dieser Informationsfluss in den Hippocampus und aus dem Hippocampus durch elektrische Oszillationen verfolgt werden kann - phasenhafte Schwingungen, die Neuronen während der Verarbeitung von Prozessen generieren. Die Interaktionen zwischen den verschiedenen Zentren beim Aufbau von Erinnerungen zu verstehen, ist die Basis dafür, in Zukunft Gedächtnisstörungen besser behandeln zu können.
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