Aufgeplusterte Neuronen

3. Juni 2005
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Aufplustern ist die Lieblingsbeschäftigung vieler biologischer Spezies, u.a. von Auerhähnen, Kugelfischen und Politikern. Aber auch Neuronen blähen sich gerne auf - allerdings ist dann bei ihnen ein Lernprozess im Gange. Neue Forschungsergebnisse geben faszinierende Einblicke in das Innenleben unseres Gedächtnisses. Im Zentrum des Interesses ist dabei der Hippokampus.

Seit etwa 50 Jahren ist bekannt, dass der Hippokampus eine Schlüsselrolle beim Speichern von Fakten und Informationen im Gehirn spielt. Immer wenn ein neuer Sachverhalt gelernt werden soll, muss dieser erst einmal vom Hippokampus aufgenommen werden. In dieser Region wird dann entschieden, ob das Gelernte in Erinnerung bleibt oder wieder vergessen wird. Wer kennt das nicht: Einige Namen von Personen bleiben im Gedächtnis haften und andere wiederum lösen sich in Schall und Rauch auf. Warum wir uns bestimmte Dinge ein Leben lang merken und andere nicht, ist ein wichtiges Thema in der Gehirnforschung. Mit der Zielsetzung, diese Frage zu beantworten, beschäftigen sich Forscher der unterschiedlichsten Disziplinen in der Neurowissenschaft. Aktuelle Ergebnisse kommen aus der Neuropsychologie der Universität Zürich und vom Leibnitz Institut für Neurobiologie (ifn) in Magdeburg.

Unbewusstes episodisches Gedächtnis

Bisher galt der Hippokampus als eine Gehirnstruktur, die beim Menschen nur das bewusste Lernen vermittelt. Nun fanden Wissenschaftler der Universität Zürich heraus, dass das „Seepferdchen“ nicht nur beim bewussten Lernen eine wichtige Rolle spielt, sondern auch beim unbewussten Speichern von Episoden. Und das könnte auch erklären, wann etwas im Gehirn hängen bleibt.

Unbewusste Reize behindern bewusstes Lernen

Das Forscherteam um Katharina Henke präsentierte ausgesuchten Probanden in einer extrem kurzen Zeit – 17 Tausendstel Sekunden – ein Gesicht, zu dem ein Beruf, zum Beispiel Arzt, notiert war. Sowohl das Gesicht als auch der notierte Beruf wurden unbewusst wahrgenommen und, miteinander verknüpft, im Gedächtnis abgespeichert. Die anschliessende ausführliche Präsentation ähnlicher Gesicht-Beruf-Kombinationen konnte das ursprünglich Gespeicherte in 50 Prozent der Fälle nicht auslöschen. Katharina Henke: „Es könnte sein, dass sich das bewusste Lernen in einem optimal funktionierenden Lernsystem nicht weiter steigern lässt durch unbewusste Reize, sondern durch diese eher behindert wird.“ Die Experimente zeigten auch, dass während des unbewussten Lernens sehr ähnliche Regionen des Hippokampus und der Grosshirnrinde aktiviert waren wie beim bewussten Lernen. Thematischer Schwerpunkt der psychiatrischen Forschung in Zürich sind die Alzheimer-Krankheit und andere neurodegenerativen Erkrankungen. „Ziele der Forschungsarbeiten“, so Katharina Henke, „sind die Aufklärung von Krankheitsursachen und Pathomechanismen der Demenz, die Verbesserung der Früherkennung, die Identifizierung genetischer Risikofaktoren und die Entwicklung kausal orientierter Therapiemöglichkeiten.“

Nervenzellen plustern sich beim Lernen auf

Warum wir uns bestimmte Dinge ein Leben lang merken und andere nicht, das untersuchen die Forscher des ifn in Magdeburg. Sie können heute die Gehirnarbeit beim Lernen mit modernen bildgebenden Verfahren, wie die Positronen-Emissions-Tomografie, verfolgen. Dabei fanden sie heraus, dass sich Nervenzellen in Teilen der Hirnregion mikroskopisch sichtbar aufplustern, wenn ein Lernprozess stattfindet. Andere Neuronen wiederum verlieren zum gleichen Zeitpunkt an Volumen. Das passiert, wenn bei einer Nervenzelle zu viele Impulse gleichzeitig ankommen. Andere Nervenzellen werden dadurch quasi ausgehungert, wodurch Informationen verloren gehen.

Langes Gedächtnis zufallsbedingt

Allerdings, so der Direktor des ifn, Professor Dr. Henning Scheich, macht die Vernetzung der Nervenzellen allein noch keinen Lernprozess aus. Was und wieviel gelernt und im Gedächtnis gespeichert wird, sei genetisch bedingt und daher Teil der menschlichen Entwicklung. Wie effektiv die Lernleistung sei, das hänge davon ab, wie gut Netze in der Kindheit strukturiert worden sind. Damit lasse sich aber nicht die Frage beantworten, wann eine Information ins Langzeitgedächtnis geschoben wird. „Die Umlagerung der gespeicherten Information ins Langzeitgedächtnis“, so Henning Scheich, „unterliegt im erheblichem Maße dem Zufall.“ Bevorzugt würden Erinnerungen im Langzeitgedächtnis gespeichert, die mit Emotionen verknüpft sind oder die die Wiederholung von bereits vorhandenem Wissen darstellen. Insgesamt gelange immer nur ein Bruchteil der Informationen aus dem Kurzzeitgedächtnis in den Langzeitspeicher.Ob da noch mehr Lernen hilft oder mehr Motivation zum Lernen, wie Henning Scheich an Tierversuchen herausgefunden haben will?

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