Ein Duft von frisch gebackenem Brot, das Parfum der ersten Liebe oder der Geruch von Omas Küche - Düfte haben die erstaunliche Fähigkeit, uns in der Zeit zurückzuversetzen und lebhafte Erinnerungen an längst vergangene Erlebnisse hervorzurufen. Dieses Phänomen, bekannt als das Proust-Phänomen, hat die Aufmerksamkeit von Neurowissenschaftlern und Psychologen auf sich gezogen, die versuchen zu verstehen, wie Gerüche so eng mit unseren Erinnerungen und Emotionen verbunden sind.
Die Neurowissenschaft der Geruchswahrnehmung
Wenn wir einen Geruch wahrnehmen, werden im Gehirn verschiedene Bereiche aktiviert. Die Nervenbahnen der Olfaktorik verlaufen von der Nase über nur eine Schaltstelle direkt zu dem Teil des Gehirns, in dem Gerüche primär verarbeitet werden. Bei allen anderen Sinnen gibt es mehrere Schaltstellen zwischen den jeweiligen Sinneszellen und dem entsprechenden primären Verarbeitungsbereich im Gehirn; unter anderem ist bei allen anderen Sinnen ein Teil des Gehirns, der mit Bewusstsein verbunden wird, früh in der Verarbeitung involviert. Der primäre Verarbeitungsbereich für Gerüche liegt im Gehirn sehr nah an Regionen, die für emotionale Verarbeitung relevant sind, insbesondere der Amygdala und dem Hippocampus.
Der Piriforme Cortex als Archiv für Langzeiterinnerungen
Forscher um Christina Strauch von der Ruhr-Universität Bochum haben herausgefunden, dass eine bestimmte Region im Riechhirn, der sogenannte piriforme Cortex, eine Schlüsselrolle bei der Speicherung von Langzeiterinnerungen spielt. Es war bereits bekannt, dass der piriforme Cortex dazu in der Lage ist, kurzzeitig Dufterinnerungen zu speichern. Die Wissenschaftler untersuchten an Ratten, ob dieser Teil des Gehirns zu synaptischer Plastizität fähig ist - eine wesentliche Voraussetzung für das Abspeichern von Erinnerungen in Gedächtnisstrukturen unseres Denkorgans - und ob diese Effekte über mehr als vier Stunden bestehen bleiben.
Die Verbindung zwischen Geruch, Emotion und Gedächtnis
Eine weitere Studie der Ruhr-Universität Bochum hat gezeigt, dass Strukturen des Geruchssinns eng mit den Belohnungs- und Aversionssystemen des Gehirns zusammenarbeiten. Bei der Verarbeitung von Gerüchen sind neben dem Riechzentrum auch Bereiche aktiv, die für Gefühle und Werteempfinden verantwortlich sind. Die Wissenschaftler stimulierten mithilfe von elektrischen Impulsen den Riechkolben der Versuchstiere und analysierten die Aktivität im olfaktorischen Kortex, in dem Geruchsreize verarbeitet werden. Dabei stellten sie fest, dass die Stimulation des Riechkolbens zu einer veränderten Genaktivität führte, sogar in den Nervenzellen des limbischen Kortex, der die Verarbeitung von Emotionen steuert.
Christina Strauch deutet an, dass die Einbeziehung dieser nichtolfaktorischen Strukturen wahrscheinlich eine Schlüsselrolle bei der Speicherung von Geruchserfahrungen spielt. Die Ergebnisse unterstreichen die enge Verbindung zwischen Geruch, Emotion und Gedächtnis im Gehirn.
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Die Rolle der Amygdala und des Hippocampus
Die Amygdala, ein wichtiges Kerngebiet im Temporallappen, wird mit Emotionen in Verbindung gebracht und bewertet den emotionalen Gehalt einer Situation. Die Amygdala steht in Verbindung mit dem Hippocampus, der auch als "Wächter der Erinnerung" bezeichnet wird. Diese Hirnregion spielt bei der Überführung von Inhalten aus dem Kurz- ins Langzeitgedächtnis die entscheidende Rolle. Gedächtnisse für emotional aufwühlende Ereignisse, die durch eine Kopplung von Amygdala und Hippocampus zustande kommen, unterliegen einem besonderen Bindungsgeschehen (emotional binding) und werden demzufolge langsamer vergessen als emotionsfreie Gedächtnisinhalte.
Das Proust-Phänomen: Wenn Düfte Erinnerungen wecken
Das Proust-Phänomen beschreibt das Phänomen, dass Gerüche in der Lage sind, ganz besondere Erinnerungen zu wecken. Die so geweckten Erinnerungen sind häufig sehr emotional, wir erinnern uns sehr lebhaft an das ursprüngliche Ereignis und es handelt sich häufig um ein Ereignis, das schon lange zurückliegt und an das wir schon lange nicht mehr gedacht haben.
Die LOVER-Eigenschaften von Geruchs-induzierten Erinnerungen
Maria Larsson und ihre Kollegen haben die Befunde zum Proust-Phänomen zusammengefasst und dem LOVER-Akronym zugeordnet. Demnach sind autobiographische Erinnerungen, die von einem Geruch hervorgerufen sind, limbisch, alt (old), lebhaft (vivid), emotional und selten (rare):
- Limbisch: Das limbische System ist für Lernen und Erinnern, aber auch für emotionale Verarbeitung zuständig. Geruchswahrnehmung ist u. a. deshalb besonders, da im Gehirn das limbische System und der Bereich, in dem Gerüche primär verarbeitet werden, sehr nah beieinander liegen.
- Alt (Old): Im Vergleich zu autobiographischen Erinnerungen, die von Wörtern, Geräuschen oder Bildern hervorgerufen werden, stammen Erinnerungen, die von Gerüchen hervorrufen werden, häufiger aus einer früheren Zeit im Leben, nämlich eher aus dem Altersbereich zwischen 6 und 10 Jahren im Vergleich zu 15 bis 20 Jahren bei anders hervorgerufenen Erinnerungen.
- Lebhaft (Vivid): Geruchs-induzierte Erinnerungen sind oft sehr lebhaft und detailreich, mit einem starken Gefühl, dass man wirklich wieder dahin zurückversetzt wird, wann und wo man das Erlebnis ursprünglich hatte.
- Emotional: Diese Erinnerungen sind meist emotionaler als Erinnerungen, die durch andere Reize hervorgerufen werden.
- Selten (Rare): Personen denken im Alltag sehr viel seltener an diejenigen Erinnerungen, die von Gerüchen hervorgerufen werden, als an Erinnerungen, die von anderen Reizen hervorgerufen werden.
Warum sind Geruchs-induzierte Erinnerungen so besonders?
Es gibt mehrere mögliche Erklärungen dafür, warum Geruchs-induzierte Erinnerungen so besonders sind:
- Anatomische/physiologische Erklärungen: Die Nervenbahnen der Olfaktorik verlaufen von der Nase über nur eine Schaltstelle direkt zu dem Teil des Gehirns, in dem Gerüche primär verarbeitet werden. Außerdem liegt der primäre Verarbeitungsbereich für Gerüche im Gehirn sehr nah an Regionen, die für emotionale Verarbeitung relevant sind.
- Psychologische Erklärungen: Unsere Erfahrungen mit Gerüchen sind teilweise anders als unsere Erfahrungen mit anderen Reizen. Beispielsweise nehmen wir Gerüche seltener bewusst wahr als andere Reize und wir schenken Gerüchen oft nicht viel Aufmerksamkeit. Dadurch kann es sein, dass die Gerüche, denen wir Aufmerksamkeit schenken, dann mit nur wenigen Ereignissen assoziiert sind. Des Weiteren spielen Gerüche in jüngeren Lebensjahren eine besonders wichtige Rolle.
Kritische Betrachtung des Proust-Phänomens
Die Forschung zum Proust-Phänomen steckt noch in den Kinderschuhen. Einige Aspekte des Phänomens sind noch unklar, die verwendeten Methoden sind teilweise kritisierbar und die theoretischen Erklärungen sind fraglich oder fehlen ganz. Es bedarf weiterer Forschung, um die Mechanismen, die den Unterschieden zwischen Geruchs-induzierten Erinnerungen und Erinnerungen, die von anderen Reizen ausgelöst werden, zugrunde liegen, besser zu verstehen.
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Die Bedeutung von Emotionen für das Gedächtnis
Emotionen spielen eine maßgebliche Rolle dafür, ob Ereignisse es wert sind, langfristig gespeichert zu werden oder nicht. Sie helfen uns dabei, die unzähligen Reize und Informationen, die täglich auf uns einströmen, nach ihrer Relevanz zu sortieren. Wird ein Reiz vom "Gefühlszentrum" im limbischen System als besonders positiv oder negativ bewertet, werden vermehrt Botenstoffe wie Dopamin, Serotonin oder Noradrenalin freigesetzt. Diese Neurotransmitter beeinflussen die Signalübertragung zwischen den Nervenzellen.
Noradrenalin und die Stärkung von Nervenzellverbindungen
Der Neurobiologe Robert Malinow hat gezeigt, dass das Stresshormon Noradrenalin die Bildung und Stärkung von Nervenzellverbindungen im Hippocampus fördert. Durch die Bindung von Noradrenalin an GluR1-Rezeptoren an den Nervenzellendigungen werden bereits vorhandene Nervenzellverbindungen gestärkt und neue Synapsen gebildet, was als zentraler Mechanismus der Gedächtnisbildung gilt.
Positive Emotionen und die Förderung des Erinnerungsvermögens
Besser ist es, über die an positiven Emotionen beteiligten Botenstoffe wie Dopamin und Serotonin das Erinnerungsvermögen zu stärken. Sie können bei einem Lob ausgeschüttet werden, das nicht nur die Motivation fördert, sondern eben auch den für die dauerhafte Gedächtnisbildung so zentralen Aus- und Umbau der synaptischen Verbindungen zwischen Nervenzellen. Vor allem an emotional positiv verknüpfte Erlebnisse denkt man schließlich immer wieder gerne zurück und hält damit diese wichtigen Erinnerungen wach.
Die Verknüpfung von Gedächtnisinhalten und Kontext
Das menschliche Gehirn muss Gedächtnisinhalte mit den Umständen verknüpfen können, in denen diese auftreten. Bonner Forschende deckten auf, wie das menschliche Gehirn zwei unterschiedliche Gruppen von Neuronen nutzt, um Inhalt und Kontext getrennt voneinander zu speichern. Diese Nervenzellgruppen arbeiten koordiniert zusammen, um Erinnerungen zu formen, anstatt Signale in der Aktivität einzelner Zellen zu vermischen.
Inhalts- und Kontext-Neurone
Die Forschenden identifizierten zwei weitgehend getrennte Nervenzellgruppen: Inhalts-Neurone feuerten als Reaktion auf spezifische Bilder (z. B. einen Keks), unabhängig von der Aufgabe. Kontext-Neurone feuerten als Reaktion auf spezifische Aufgabenkontexte (z. B. die Frage „Größer“), unabhängig vom gezeigten Bild. Entscheidend war, dass diese zwei unabhängigen Nervenzellgruppen Inhalt und Kontext gemeinsam und am zuverlässigsten kodierten, wenn die Patient*innen die Aufgabe korrekt lösten.
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Mustervervollständigung und die Rekonstruktion des Erinnerungskontexts
Die Verbindungen zwischen Inhalts- und Kontext-Neuronen verstärkten sich im Laufe des Experiments: Das Feuern eines Inhalts-Neurons begann, die Aktivität eines Kontext-Neurons einige zehn Millisekunden später vorherzusagen. Dieser Prozess, die sogenannte Mustervervollständigung (pattern completion), erlaubt es dem Gehirn, aus nur einer Teilinformation den kompletten Erinnerungskontext zu rekonstruieren. Diese Arbeitsteilung erklärt wahrscheinlich die Flexibilität des menschlichen Gedächtnisses.
Die Kraft der Vorstellungskraft
Welche Gefühle wir mit einem Ort verknüpfen, wird nicht nur durch tatsächlich Erlebtes beeinflusst. Auch wenn wir uns Ereignisse nur vorstellen, können sie eine ganz ähnliche Wirkung entfalten. Roland Benoit und Philipp Paulus vom Max-Planck-Institut für Kognitions- und Neurowissenschaften haben in einer Studie gezeigt, dass die reine Vorstellung von einem Ereignis eine ähnliche Wirkung auf unsere Einstellungen haben kann wie das tatsächliche Erleben.
Der ventromediale präfrontale Kortex als Bewertungszentrum
Die Forscher lokalisierten dieses Phänomen in einem Teil unseres Gehirns, dem ventromedialen präfrontalen Kortex. Hier werden Informationen über einzelne Personen und Orte unserer Umwelt gespeichert und bewertet. Wenn wir uns einen neutralen Ort mit einer Person vorstellen, die wir sehr mögen, übertragen wir den emotionalen Wert, den die Person für uns besitzt, auf diesen Ort.
Die Bedeutung für Entscheidungsfindung und Risikobewertung
Die Neurowissenschaftler beschäftigen sich mit diesem Phänomen, um die einzigartige Fähigkeit des Menschen besser zu verstehen, nur durch Vorstellungskraft Dinge zu erleben und von dem Vorgestellten genauso zu lernen wie durch tatsächlich Erlebtes. Das könne große Vorteile bei der Entscheidungsfindung bringen oder auch helfen, Risiken zu vermeiden.
Anwendungen der Gedächtnisforschung
Die Erkenntnisse der Gedächtnisforschung finden in verschiedenen Bereichen Anwendung:
- Kriminologie: Gerüche werden bei Befragungen von Augenzeugen eingesetzt.
- Unterhaltungsbranche: Virtual Reality (VR)-Brillen werden entwickelt, die auch Gerüche ausströmen können.
- Medizin: Gerüche werden bei der Behandlung von Demenzerkrankten eingesetzt.
- Therapie: Bei der Behandlung von posttraumatischen Belastungsstörungen ist es wichtig, traumatisierende Ereignisse, die mit Gerüchen verbunden sind, zu berücksichtigen.
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