Wie das Gehirn Erinnerungen ordnet
Berlin – Wie gelingt es dem menschlichen Gehirn, Erinnerungen zuverlässig auseinanderzuhalten und sie dennoch im richtigen Moment miteinander zu verbinden? Eine neue Studie, veröffentlicht im Fachjournal Nature, gibt darauf eine grundlegende Antwort. Die Studie zeigt erstmals direkt am Menschen, dass das Gehirn Erinnerungsinhalte und deren Kontext in zwei weitgehend getrennten Gruppen von Nervenzellen speichert. Diese spezialisierten Neuronen arbeiten jedoch eng zusammen und koppeln sich dynamisch, wenn eine Erinnerung gebildet oder korrekt abgerufen wird. Dieses Zusammenspiel ermöglicht die hohe Flexibilität des menschlichen episodischen Gedächtnisses.
Wie diese Gedächtnisleistung im Alltag funktioniert, erläutert Johannes Niedieck, Forscher am Berlin Institute for the Foundations of Learning and Data (BIFOLD) der TU Berlin, anhand eines persönlichen Beispiels: „»Am Sonntag war ich mit meiner Tochter im Technikmuseum, am Montag haben wir gemeinsam in der Küche gesungen. Ich kann mich an beide Ereignisse klar getrennt erinnern – ich denke ja nicht plötzlich, dass wir im Technikmuseum gesungen haben.» Gleichzeitig lieSSen sich die einzelnen Elemente einer Erinnerung schnell miteinander verknüpfen: «Denke ich an meine Tochter, fallen mir sofort sowohl das Technikmuseum als auch die Küche ein, obwohl ich beide Situationen jeweils nur ein einziges Mal erlebt habe.» Genau diese Fähigkeit – Inhalte und Kontexte einer Erinnerung einerseits sauber zu trennen und sie andererseits zuverlässig zu verbinden – stand im Mittelpunkt der nun veröffentlichten Studie.
Dem menschlichen Gedächtnis in Echtzeit zuschauen
Untersucht wurde dieser Mechanismus unter der Leitung von Dr. Marcel Bausch und Prof. Florian Mormann von der Klinik für Epileptologie in Bonn mithilfe hochauflösender Ableitungen einzelner Nervenzellen bei Patienten mit medikamentenresistenter Epilepsie. Ihnen waren aus diagnostischen Gründen haarfeine Elektroden im Hippocampus und angrenzenden Hirnregionen implantiert worden, die eine zentrale Rolle für das Gedächtnis spielen. Während freiwilliger Experimente bearbeiteten die Teilnehmenden Aufgaben am Laptop, bei denen identische Bilder in unterschiedlichen Aufgabenkontexten beurteilt werden mussten.
Die Analyse von über 3.000 Neuronen zeigte zwei klar unterscheidbare Gruppen: Inhalts-Neurone, die auf bestimmte Bilder unabhängig vom Kontext reagierten ––, und Kontext-Neurone, die auf die jeweilige Aufgabe unabhängig vom Bild ansprachen. Nur sehr wenige Nervenzellen kodierten beide Informationen zugleich.
Entscheidend war, dass Erinnerungen dann am zuverlässigsten gebildet wurden, wenn beide Zellgruppen koordiniert zusammenarbeiteten. Im Verlauf der Experimente verstärkten sich die Verbindungen zwischen ihnen messbar. Ein einzelnes Erinnerungselement konnte so den vollständigen Kontext reaktivieren – ein Prozess, der als Mustervervollständigung (pattern completion) bezeichnet wird.
Perspektiven für Forschung und Medizin
Die Ergebnisse liefern eine zentrale Erklärung für die Flexibilität des menschlichen Gedächtnisses: Das Gehirn kann dieselben Inhalte in immer neuen Kontexten nutzen, ohne jede mögliche Kombination separat speichern zu müssen. Künftige Studien sollen klären, ob auch alltägliche Hintergrundkontexte, wie Orte oder Stimmungen, nach denselben Prinzipien verarbeitet werden und wie Störungen dieser neuronalen Interaktion das Erinnern beeinflussen. (Technische Universität Berlin/mc/pg)
