Ohne Erinnerungen wären wir verloren. Sie sind die Fäden, die unser Leben zusammenhalten und verbinden, wer wir waren, mit dem, was wir sind.
Aber wir haben erst kürzlich die außergewöhnliche Gehirnwissenschaft dahinter zusammengefügt – eine Geschichte, die Amnesie, Gedankenpaläste und gespenstische Karnevale umfasst.
Eine unserer ersten Analogien zum Verständnis des Gedächtnisses stammt aus dem antiken Griechenland, wo Platon Erinnerungen mit Radierungen auf einer Wachstafel verglich und sein Lieblingsschüler Aristoteles dies weiterhin in seinen eigenen Schriften verwendete.
Vergesslichkeit, sagte Aristoteles, trat in der Kindheit auf, weil das Wachs zu weich war, und bei älteren Menschen, weil es zu hart war.
Erinnerungen lagen für ihn nicht im Gehirn, sondern im ganzen Körper. Er dachte, dass das Gehirn nur da sei, um das heiße Herz zu kühlen – den Sitz unserer Seele.
Eine Tendenz, das Herz dem Gehirn vorzuziehen, hielt über Jahrhunderte an – teilweise wegen des Verbots der Kirche, das menschliche Gehirn zu sezieren. Tatsächlich begannen die Menschen erst im 17. Jahrhundert zu erkennen, dass das Gehirn überhaupt eine Fähigkeit zum Denken hatte.
Es war der deutsche Philosoph Hermann Ebbinghaus, der im späten 19. Jahrhundert den Weg für die erste wissenschaftliche Erforschung des Gedächtnisses bereitete. Er kümmerte sich weniger darum, wo Erinnerungen im Gehirn liegen, als vielmehr darum, wie Erinnerungen funktionieren.
In seinen berühmtesten Experimenten erstellte Ebbinghaus eine Liste mit mehr als 2.000 unsinnigen Wörtern wie „kaf“ oder „nid“, die er sich im Laufe der Zeit einprägte und versuchte, sich daran zu erinnern. Er entdeckte, dass wir dazu neigen, exponentiell zu vergessen – das heißt, wir vergessen viel kurz nach dem Lernen, und dann vergessen wir mit der Zeit langsamer.
Er klassifizierte auch in der Psychologie drei Arten des Gedächtnisses:sensorisches Gedächtnis, Kurzzeitgedächtnis und Langzeitgedächtnis – Bezeichnungen, die noch heute verwendet werden.
Das sensorische Gedächtnis ist die erste Art von Erinnerung, die in Ihr Gehirn eindringt:es dauert den Bruchteil einer Sekunde. Die Berührung deiner Kleidung auf deiner Haut, der Geruch eines Lagerfeuers. Wenn wir uns nicht um diese Erinnerung kümmern, verschwindet sie für immer. Denken Sie jedoch etwas darüber nach, und Sie werden es in Ihr Kurzzeitgedächtnis aufnehmen.
Sie verwenden dies die ganze Zeit, ohne es zu merken. Zum Beispiel können Sie nur verstehen, was am Ende dieses Satzes passiert, weil Sie sich daran erinnern, was am Anfang passiert ist.
Unser Kurzzeitgedächtnis soll eine Kapazität von etwa sieben Items haben, die etwa 15 bis 30 Sekunden im Gedächtnis behalten werden können. Das Proben dieser Elemente wäre eine Möglichkeit, sie in Ihr Langzeitgedächtnis zu übertragen – unser scheinbar grenzenloses Lager zum Speichern von Erinnerungen für die Langstrecke.
Theorien des Geistes
In den folgenden Jahrzehnten haben andere unser Verständnis des Gedächtnisses weiter vorangetrieben. Einer der einflussreichsten war ein britischer Psychologe namens Frederic Bartlett.
1914 führte er eine Reihe von Experimenten durch, bei denen er die Schüler aufforderte, eine Geschichte vorzulesen und sie auswendig zu wiederholen.
Indem er analysierte, wie sich die Geschichte über Tage, Monate und Jahre veränderte, förderte er die (mittlerweile bewiesene) Theorie, dass Erinnerungen unvollkommene Rekonstruktionen von Ereignissen sind. Er sagte, wir erinnern uns tatsächlich nur an einen kleinen Teil der ursprünglichen Beobachtung und füllen die Lücken mit kulturellen Referenzen und persönlichem Wissen.
Aber trotz der zunehmenden Erkenntnis, wie das menschliche Gedächtnis funktioniert, blieben viele Fragen offen. Wo werden Erinnerungen gespeichert? Wie sieht eine Erinnerung aus? Das waren Fragen, die der amerikanische Psychologe Karl Lashley sein ganzes Berufsleben lang zu beantworten versuchte.
Seine wichtigsten Experimente betrafen die Suche nach Gedächtnisspuren in bestimmten Bereichen der Großhirnrinde der Ratte – der gefalteten äußeren Schicht des Gehirns, die eine Rolle bei der Wahrnehmung, der sensorischen Wahrnehmung, der Entscheidungsfindung und einer ganzen Reihe anderer Schlüsselfunktionen spielt.
Ab 1935 beschädigte er systematisch bestimmte Bereiche der Hirnrinde, bevor oder nachdem eine Ratte trainiert wurde, den Weg aus einem Labyrinth zu finden. Aber egal, welcher Teil des Gehirns entfernt wurde, die Ratten erinnerten sich besser daran, wie sie das Labyrinth verlassen konnten, als Ratten, die überhaupt nicht trainiert worden waren.
Lashley kam zu dem Schluss, dass unsere Lern- und Erinnerungsfähigkeit auf viele Teile des Gehirns verteilt sein muss, anstatt in einer einzigen Region zu liegen.
Ein bestimmter Patient erwies sich als Schlüssel zu dieser Idee:ein junger Mann namens Henry Molaison.
Nachdem Molaison die meiste Zeit seines Lebens unter schweren epileptischen Anfällen gelitten hatte, stimmte er einer drastischen experimentellen Behandlung zu. 1953 bohrten Chirurgen Löcher in sein Gehirn und saugten die für die Anfälle verantwortlichen Bereiche aus – eine seepferdchenförmige Region auf beiden Seiten des Gehirns, der Hippocampus genannt wird
Die Operation war insofern ein Erfolg, als sie seine Anfälle weitgehend heilte, aber Molaison litt unter einer schweren Amnesie und war nicht in der Lage, neue Langzeiterinnerungen zu schaffen.
Molaison konnte sich jedoch bis einige Jahre vor der Operation an den größten Teil seiner Vergangenheit erinnern. Später wurde entdeckt, dass er auch prozedurale Erinnerungen bilden konnte, eine Art Langzeitgedächtnis, das dafür verantwortlich ist, zu wissen, wie man etwas tut, wie zum Beispiel Fahrrad fahren.
Molaisons Gedächtnisprobleme bewiesen, dass der Hippocampus für die Schaffung der meisten neuen Erinnerungen von entscheidender Bedeutung war, dass die Erinnerungen selbst jedoch an anderer Stelle im Gehirn gespeichert wurden.
Forscher, darunter die Neurowissenschaftlerin Prof. Suzanne Corkin, testeten Molaison in den nächsten 46 Jahren regelmäßig – obwohl für Molaison jeder Tag, an dem sie miteinander sprachen, wie der erste war. „Es ist eine lustige Sache“, sagte Molaison zu Corkin. „Du lebst und lernst einfach. Ich lebe und du lernst.“
Obwohl Molaison maßgeblich dazu beigetragen hat, die Forschungsgemeinschaft davon zu überzeugen, dass das Gedächtnis nicht die Verantwortung einer einzigen Region des Gehirns ist, beantwortete es nicht die Frage, wie ein Gedächtnis gebildet wird.
Neuronen, die zusammen feuern, verbinden sich miteinander
Bereits 1906 hatten Camillo Golgi und Santiago Ramón y Cajal gemeinsam einen Nobelpreis für Fortschritte bei Zellfärbungstechniken erhalten, die die Anatomie eines Neurons demonstrierten.
Dank ihrer Arbeit wussten die Wissenschaftler, dass es Millionen von Neuronen im Gehirn gibt, die Nachrichten in Form von elektrischen Impulsen aneinander weiterleiten. Wenn ein Impuls das Ende eines Neurons erreicht, bewirkt er die Freisetzung chemischer Botenstoffe, sogenannter Neurotransmitter, die über die Lücke oder Synapse gehen und sich an ein benachbartes Neuron binden.
Das macht es mehr oder weniger wahrscheinlich, dass das zweite Neuron seinen eigenen Impuls abfeuert. Aber wie diese Neuronen Langzeiterinnerungen bildeten, war noch immer ein Rätsel
Das blieb so bis 1949, als Donald Hebb eine der einflussreichsten Theorien der Neurowissenschaften des letzten Jahrhunderts veröffentlichte. Er schrieb, dass alle zwei Gehirnzellen, die wiederholt gleichzeitig aktiv sind, dazu neigen, „assoziiert“ zu werden.
Ihre Anatomie und Physiologie wird sich verändern, sodass sie neue Verbindungen eingehen oder bestehende stärken. Die Aktivität in einem, sagte er, wird anschließend die Aktivität in dem anderen erleichtern. Sie werden dies oft als „Neuronen, die zusammen feuern, miteinander verdrahten“ zusammengefasst finden.
Einfach ausgedrückt, wenn zwei Konzepte, sagen der Duft einer Rose und ihr Name, wiederholt ihre respektierenden Neuronen im Gehirn gleichzeitig stimulieren, werden diese Neuronen ihre Form ändern und diese Verbindung stärken.
Neuronen, die mit dem Duft einer Rose in Verbindung gebracht werden, stimulieren jetzt eher Neuronen, die für ihren Namen verantwortlich sind
Dies, sagte Hebb, ist der Prozess, der der Speicherung von Langzeiterinnerungen zugrunde liegt. Solche Erinnerungen bleiben bestehen, weil sie jetzt ein einzigartiger Teil eurer neuronalen Architektur sind. Je mehr sie abgerufen werden, desto stärker und dauerhafter wird die Erinnerung.
Etwa zur gleichen Zeit demonstrierte der kanadische Chirurg Wilder Penfield, wie die Stimulierung von Teilen des Cortex eine Erinnerung hervorrufen kann.
Er operierte Menschen mit Epilepsie, die während der Operation wach waren. Während er eine Frau operierte, stimulierte er einen Bereich innerhalb des Kortex, der über dem Hippocampus lag.
Seine Patientin sagte:„Ich glaube, ich höre, wie eine Mutter irgendwo nach ihrem kleinen Jungen ruft, es scheint etwas zu sein, das vor Jahren in der Nachbarschaft, in der ich wohne, passiert ist.“
Penfield stimulierte die Stelle erneut, und erneut schrie die Stimme der Mutter auf. Er bewegte den Reiz etwas nach links, und plötzlich hörte die Frau mehr Stimmen. Es sei spät in der Nacht, sagte sie, und sie kämen von einem Jahrmarkt.
„Es gibt viele große Wagen, mit denen sie die Tiere transportieren.“
Die winzigen Aktivitätsstöße von Penfield schienen längst vergessene Erinnerungen zum Leben zu erwecken – als würde man in ein staubiges Album greifen und wahllos ein Foto auswählen.
Das Abrufen von Erinnerungen ist ein mysteriöser Prozess, der noch nicht vollständig verstanden ist. Dank Prof. Elizabeth Loftus, damals an der University of Washington, wissen wir jedoch, dass unsere Erinnerung nicht immer korrekt ist.
In den 1990er Jahren zeigte sie, dass falsche Erinnerungen in die Köpfe der Menschen eingepflanzt werden können. Sie überzeugte die Menschen von gefälschten Erstickungen, Beinahe-Ertrinken und sogar von dämonischen Besitztümern. Sie zeigte, dass Müdigkeit, Drogen und ein niedriger IQ alle beeinflussen können, wie wahrscheinlich jemand dem Risiko ausgesetzt ist, falsche Erinnerungen zu bilden.
Ihre Arbeit enthüllte etwas ganz Außergewöhnliches:dass unsere Erinnerungen, einmal geformt, nicht fixiert sind. Jedes Mal, wenn wir eine Erinnerung abrufen, stärken wir die neuralen Bahnen, die sie geschaffen haben, und stärken und festigen dadurch diese Erinnerung, damit sie sich dauerhafter in unserem Geist festsetzt.
Aber für kurze Zeit während dieses Abrufprozesses wird unser Gedächtnis formbar – wir können es umformen und manchmal kontaminieren.
Der Hippocampus:wo Erinnerungen entstehen
Mit fortschreitenden bildgebenden Verfahren hat sich die Forschung wieder darauf konzentriert, genau zu bestimmen, wo im Gehirn Erinnerungen gespeichert sind. Wir wissen jetzt, dass der Hippocampus aktiv wird, um verschiedene Aspekte einer einzigen Erinnerung zusammenzukleben.
Wenn Menschen versuchen, neue Assoziationen zu lernen und sich später an sie zu erinnern, sind diejenigen, deren Hippocampus beim Erlernen der Assoziationen die meiste Aktivität erzeugt hat, in der Tat am besten darin, sie in Zukunft abzurufen.
Es ist, als hätten sie sie von Anfang an besser zusammengeklebt.
Durch das Zusammenfügen aller Teile des Puzzles dachten die Forscher, sie hätten eine ziemlich gute Theorie des Gedächtnisses:Sie vermuteten, dass alle eingehenden Informationen kurz im Kortex verarbeitet werden, bevor sie im Hippocampus zusammenlaufen.
Der Hippocampus sortiert die neuen Informationen, entscheidet, wie „wichtig“ sie sind (sieht sie im Wesentlichen wie etwas aus, an das man sich erinnern sollte?) und verschlüsselt sie dann, falls erforderlich, im Gehirn, indem er neue Synapsen bildet.
Im Laufe der Zeit werden die Neuronen, die diese Erinnerung repräsentieren, zur Langzeitspeicherung in den Cortex wandern, wobei ihre Verbindungen bei jedem Zugriff auf die Erinnerung gestärkt werden.
Fortschrittliche Methoden zur Aufzeichnung und Manipulation der Gehirnaktivität haben diese Theorie jedoch kürzlich auf den Kopf gestellt.
2017 zeigten Forscher des Massachusetts Institute of Technology unter der Leitung von Takashi Kitamura, dass Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis tatsächlich gleichzeitig gebildet werden.
Das Team von Kitamura verwendete neue Techniken, die Optogenetik, eine Möglichkeit, Zellen mit Licht ein- und auszuschalten, zusammen mit der Markierung einzelner Gedächtniszellen beinhalteten. Das Team brachte Mäusen bei, eine bestimmte Kammer zu fürchten, indem es ihnen beim Betreten einen kleinen Elektroschock versetzte.
Unmittelbar nach dem Training konnten die Forscher Erinnerungen an die Schockbildung sowohl im Hippocampus als auch im präfrontalen Cortex, einem Bereich direkt hinter der Stirn, sehen.
Die Gedächtniszellen im präfrontalen Kortex lagen jedoch still. Eine Spur des Gedächtnisses war jedoch definitiv vorhanden – wenn das Team diese Zellen künstlich stimulierte, erstarrte die Maus, genau wie wenn die Hippocampus-Gedächtniszellen aktiv waren und die Maus auf natürliche Weise auf die Kammer traf.
Anstatt dass die Erinnerung allmählich vom Hippocampus zum Kortex wanderte, schien sie bereits dort zu sein. Im Laufe von zwei Wochen veränderten die Cortex-Gedächtniszellen ihre Form und Aktivität und wurden schließlich von selbst aktiv, als die Mäuse auf die Kammer trafen, woraufhin die Hippocampus-Gedächtniszellen verstummten.
Solche ausgefeilten Methoden zur Analyse des menschlichen Gehirns werden uns weiterhin helfen Verstehen Sie ein gesundes Gedächtnis und was passiert, wenn es von einer Krankheit heimgesucht wird.
Alzheimer bleibt die Hauptursache für Demenz und betrifft mehr als eine halbe Million Menschen im Vereinigten Königreich. Die Krankheit zerstört die lebenswichtigen Verbindungen zwischen Neuronen, was zu Gedächtnisverlust und Verwirrung führt. Trotz aller Bemühungen gibt es immer noch keine Heilung.
Es gibt jedoch Möglichkeiten, wie Sie Ihr Gedächtnis verbessern können. Forschungen von Prof. Eleanor Maguire vom University College London haben gezeigt, dass sich die Gehirne der weltbesten Merker anatomisch nicht von denen anderer Menschen unterscheiden:Die Gedächtnischampions verwenden lediglich eine uralte Technik namens „Methode der Loci“.
Um sich eine große Anzahl von Gegenständen zu merken, platzieren Sie sie um einen „Gedankenpalast“. Dies kann jeder Ort sein, den Sie gut kennen. Um die Gegenstände abzurufen, gehen Sie einfach Ihre Route zurück und heben sie auf.
Es ist ein Trick, der es erleichtert, sich später an etwas zu erinnern. Probieren Sie es selbst aus:Es stellt sich heraus, dass jeder ein hervorragender Auswendiglerner sein kann.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 314 von BBC Focus Magazin