Wie sich Unerwartetes ins Gedächtnis prägt
Forschung an Gedächtnisstützen
"Wenn ich morgens aufstehe, einen Kaffee koche und mich dann an den Computer setze, kann ich mich ein paar Tage später vermutlich nicht mehr an die Details dieser Alltagsszene erinnern", erzählt der deutsche Hirnforscher Nikolai Axmacher im Gespräch mit science.ORF.at. "Aber wenn ich mir den Kaffee über den Computer schütte, dann erinnere ich mich sehr wohl daran."
Dahinter steckt System: Das Gehirn speichert Überraschendes besser als Vorhersehbares, weil es zumeist wichtiger ist. Den neuronalen Mechanismus dahinter hat nun Axmacher entdeckt. Auf die richtige Spur führten ihn Studien, in denen Probanden Merktests durchführen mussten. Bei einem Teil davon konnten sie kleine Geldbeträge verdienen - just in diesen Fällen saß das Erlernte Tage später deutlich besser als in den unbelohnten Lernrunden. Was den Schluss zulässt, dass Belohnungen und Überraschungen etwas gemeinsam haben: Sie stärken beide das Gedächtnis.
Drei Signale im Hirn
Axmacher und seine Kollegen haben die Merk- sowie die Belohungszentrale im menschlichen Gehirn, den Hippocampus und den Nucleus accumbens, unter die Lupe genommen. Und zwar bei Epillepsie-Patienten und chronisch Depressiven, denen Elektroden ins Gehirn zu Diagnose- bzw. Therapiezwecken eingeführt worden war. Die Hirnforscher führten den Probanden monotone Bildsequenzen mit einigen visuellen Ausreißern vor und zeichneten die Reaktionen in den jeweiligen Hirnregionen auf.
Wie sie im Fachblatt "Neuron" (Bd. 65, S. 541) berichten, reagiert das Hirn auf solche Ausreißer mit einem Signaltripel. Zuerst wird der Hippocampus aktiv, dessen Hauptaufgabe darin besteht, Informationen vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis zu verschieben. Darauf reagiert der Nucleus accumbens mit einem Echo, an das sich ein drittes Signal wiederum im Hippocampus anschließt.
Speicherschleife mit Dopamin
Der Sinn des Ganzen? "Der Hippocampus ist im Prinzip ein Mustererkennungssystem, das einspeichern und Vorhersagen treffen kann", sagt Axmacher. "Wenn eine Abweichung vom bisherigen Muster passiert, reagiert der Hippocampus mit einem Überraschungssignal, das er an den Nucleus accumbens sendet. Er holt sich damit quasi den Treibstoff für seinen Speichervorgang."
Mit "Treibstoff" ist der Transmitter Dopamin gemeint, der unter anderem beim Konsum von Drogen freigesetzt wird. Aber eben auch bei Überraschungsmomenten - und für beides ist offenbar der Nucleus accumbens Spezialist. Er aktiviert mit seinem Signal die Dopamin-Maschinerie im Hirn. Ist das Dopamin im Hippocampus angekommen, reagiert dieser wiederum mit einer Antwort. Wie Axmacher zeigen konnte, zeigt dieses Signal den tatsächlichen Merkerfolg an und bedeutet ins Digitalsprachliche übersetzt wohl so viel wie: "Speichervorgang eingeleitet".
Als nächstes möchte Axmacher herausfinden, warum wir biografische Erinnerungen tendenziell schönen und negative Erlebnisse in der Rückschau ausblenden - Depressive ausgenommen, bei denen scheint es umgekehrt zu sein. Seine Arbeitshypothese: "Es liegt vermutlich an der Kommunikation zwischen dem Hippocampus und der Hirnregion, wo unser Selbstbild sitzt."
Robert Czepel, science.ORF.at
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