Inhaltsverzeichnis:

Sie Müssen Sich Daran Erinnern: Was Macht Etwas Unvergesslich?
Sie Müssen Sich Daran Erinnern: Was Macht Etwas Unvergesslich?
Anonim

Was bei uns bleibt und was wir vergessen, hängt zum Teil davon ab, wie gut unsere Neuronen die Zeit halten.

EINE DER UNTERZEICHNUNGEN Entdeckungen der kognitiven Neurowissenschaften sind, dass eine Struktur namens Hippocampus tief im Gehirn eng an der Schaffung von Erinnerungen beteiligt ist. Diese Tatsache wurde von einem einzigartigen Patienten, Henry Molaison, dramatisch veranschaulicht, der schwere epileptische Anfälle hatte. Im Jahr 1953, als Molaison 27 Jahre alt war, entfernten Ärzte seinen Hippocampus und nahe gelegene Bereiche auf beiden Seiten seines Gehirns. Die Operation kontrollierte seine Epilepsie, aber zu einem Preis - von diesem Zeitpunkt an konnte er sich nicht mehr an die Dinge erinnern, die ihm passiert waren. Er konnte Fähigkeiten wie Spiegelschreiben erlernen, war aber durch sein Fachwissen verwirrt, weil er sich nicht erinnern konnte, es erworben zu haben.

H. M., wie er zu Lebzeiten bekannt war, um seine Privatsphäre zu schützen, brachte Wissenschaftlern drei Lektionen bei. Erstens sind bestimmte Gehirnstrukturen - der Hippocampus und die Amygdala, das Emotionszentrum des Gehirns - auf das Erinnern spezialisiert. Zweitens gibt es verschiedene Arten von Erinnerungen - die Fähigkeit, sich an Fakten, persönliche Erfahrungen oder körperliche Fähigkeiten wie Fahrradfahren zu erinnern -, jede mit ihren eigenen Eigenschaften. Drittens unterscheidet sich das Gedächtnis von den intellektuellen und Wahrnehmungsfähigkeiten des Gehirns.

Fünfzig Jahre später wurden diese Schlussfolgerungen durch Laboruntersuchungen an Mäusen, Ratten und Affen sowie durch weitere klinische Beobachtungen gestärkt. Ein typisches Beispiel ist eine vorübergehende globale Amnesie, ein seltener, aber rätselhafter Gedächtnisverlust, der manchmal durch ein stressiges Ereignis ausgelöst wird. Der Patient kann sich plötzlich nicht mehr an Fakten oder Erfahrungen erinnern - an etwas, das nicht tief verschlüsselt ist, wie z. B. seinen Namen. Er wird auch unfähig, neue Erinnerungen zu bilden. Es gibt keine Beeinträchtigung der motorischen oder sensorischen Funktion, des Urteilsvermögens, der intellektuellen Fähigkeiten oder des Bewusstseins. Wie der Name schon sagt, ist die vorübergehende globale Amnesie vorübergehend und verschwindet innerhalb von 24 Stunden mit geringer Langzeitwirkung. Innerhalb von ein oder zwei Tagen nach dem Angriff zeigt die hochauflösende Bildgebung kleine Schadensbereiche in einem bestimmten Teil des Hippocampus.

Nachdem die entscheidende Rolle des Hippocampus festgelegt wurde, lautet die nächste Frage: Was macht etwas unvergesslich? Warum werden einige der unzähligen Dinge, denen eine Person an einem bestimmten Tag begegnet, unauslöschlich eingeprägt, während andere wie Seifenblasen verschwinden? Wissenschaftler wissen, dass viele Faktoren eine Rolle bei der Bestimmung dessen spielen, woran sich die Menschen erinnern, darunter, wie viel Aufmerksamkeit die Person schenkt, wie neuartig und interessant die Erfahrung ist und welche Arten von Emotionen hervorgerufen werden. Kürzlich befasste sich ein Team unter der Leitung des Neurowissenschaftlers Ueli Rutishauser vom Howard Hughes Medical Institute am California Institute of Technology mit der zellulären Funktionsweise des Hippocampus und zeichnete die Aktivität einzelner Gehirnzellen auf, während Menschen neue Informationen aufnahmen und abriefen. Obwohl ihre Ergebnisse in der Fachsprache der Aktionspotentiale und elektrischen Frequenzen geliefert werden, bieten sie faszinierende Einblicke in das proustianische Mysterium des Gedächtnisses.

Elektroden dünner als ein Haar

Epilepsiebehandlungen sind zwar weniger invasiv als zu Zeiten von H. M., bieten jedoch weiterhin einzigartige Möglichkeiten für neurowissenschaftliche Erkenntnisse. Um festzustellen, wo Anfälle entstehen, implantieren Ärzte manchmal Elektroden, die dünner als ein Haar sind, in die betroffenen Hirnregionen. Dann belauschen sie einige Tage lang die elektrische Aktivität, die stattfindet, während der Patient spricht, fernsieht, sich bewegt und auf der Krankenstation schläft.

Die elektrischen Felder, die von dieser Technik aufgenommen werden, umfassen eine Vielzahl von Rhythmen. Delta-Wellen - langsame Gehirnwellen, die ein- bis viermal pro Sekunde auftreten - sind charakteristisch für Tiefschlaf. Beta-Wellen, die 12 bis 30 Mal pro Sekunde auftreten, dominieren, wenn sich Menschen aktiv konzentrieren.

Bei einem mittleren Tempo ist der Theta-Rhythmus, der sich drei- bis zehnmal pro Sekunde wiederholt. (Um dies ins rechte Licht zu rücken, bedenken Sie, dass meine Herzfrequenz bei 160 Schlägen pro Minute oder 2,6 Schlägen pro Sekunde liegt, wenn ich auf den steilen Pfaden in den San Gabriel Mountains laufe.)

Der Theta-Rhythmus ist besonders stark, wenn Menschen ihren Weg finden oder etwas Neues betrachten - mit anderen Worten, wenn sie lernen. Frühere Experimente haben gezeigt, dass sich die Person umso besser an das neue Material erinnert, je stärker diese Schwingungen sind und je häufiger sie beim Lernen auftreten.

Es war also keine Überraschung, dass das Rutishauser-Team eine herausragende Theta-Aktivität aufnahm, als die Patienten die Bilder auswendig lernten. Aber ihre Erkenntnisse gingen tiefer. Mithilfe empfindlicher Elektronik und hochentwickelter Software konnten die Wissenschaftler die leisen Stakkato-Geräusche erkennen, die einzelne Neuronen beim Senden von Informationen aneinander über alle oder keine Impulse, sogenannte Spikes, erzeugen.

Das Team zeichnete die Aktivität von 305 Neuronen im Hippocampus und in der Amygdala auf. Die Gesamtzahl der Spitzen, die auftraten, während ein Proband ein Bild betrachtete, sagte nicht voraus, ob der Patient es später zurückrufen würde oder nicht. (Im Durchschnitt erkannten die Teilnehmer zwei von drei der ersten Bilder.) Dennoch fanden die Wissenschaftler etwas, das einen erfolgreichen Rückruf in etwa einem Fünftel der Zellen vorhersagte.

In einen Groove geraten

Nervenzellen arbeiten im Allgemeinen nicht im Gleichschritt. Sie senden typischerweise unregelmäßig Impulse aus, wenn ihre Anregungspegel einen Schwellenwert überschreiten. Das Caltech-Team stellte jedoch fest, dass neuronale Rhythmen manchmal stark orchestriert werden können - und dass diese Synchronität den Menschen hilft, bleibende Erinnerungen zu bilden. Denken Sie an einen Freestyle-Schwimmer. Sie dreht ihren Kopf regelmäßig zur Seite, um innerhalb des Dreiecks zu atmen, das aus ihrem Ober- und Unterarm und der Wasserlinie besteht. Wenn sie während einer anderen Phase des Kriechens Luft holt, schluckt sie höchstwahrscheinlich Wasser und verliert ihren Rhythmus. Und so scheint es für diese gedächtnisbildenden Neuronen zu sein.

Während der Lernphase stellte das Team fest, dass sich die Patienten eher an das Bild erinnern und sich sicher fühlen, dass sie sich erinnern, wenn ein Bild zu einem Zeitpunkt auf dem Bildschirm aufblitzte, an dem neuronale Spitzen im Hippocampus und in der Amygdala mit der lokalen Theta-Uhr in einer Reihe standen war genau. Wenn Menschen Bilder betrachteten, die sie später nicht mehr erkennen konnten, war diese Koordination zwischen einzelnen gedächtniskodierenden Neuronen und der gesamten Gehirnaktivität stark reduziert.

Diese Forschung zeigt neben Aufmerksamkeit, Neuheit und emotionaler Wirkung einen zusätzlichen Faktor bei der Bestimmung dessen, was etwas unvergesslich macht: das Timing. Neuronen spitzen immer als Reaktion auf neue Bilder und Erfahrungen. Wenn die Spitzen jedoch zufällig mit dem Theta-Rhythmus zusammenfallen, verändert diese koordinierte elektrische Aktivität die Synapsen des Gehirns, diese spezialisierten molekularen Maschinen zwischen Neuronen, und ermöglicht die Bildung von Erinnerungen.

Diese subtilen Erkenntnisse helfen dabei, die Mechanik des Gedächtnisses zu entschlüsseln - wie drei Pfund viskoses Gewebe einen Geist hervorbringen, der über Jahrzehnte hinweg über unzählige Eindrücke, Erinnerungen und Kenntnisse verfügt.

Beliebt nach Thema