Rätsel Erinnerung

Klaus Taschwer | aus HEUREKA 3/09 vom 11.11.2009

Acht Fragen an die Neurowissenschaft, was man über das Funktionieren des Gedächtnisses weiß. Und ob man Erinnerungen löschen oder gar neu einpflanzen kann.

Wie gut versteht die Neurowissenschaft die Hirnvorgänge beim Erinnern?

"Man kann locker noch weitere 100 Jahre reinstecken, und alle Forschungsfragen rund um die Erinnerung wären immer noch nicht gelöst.“ Das sagt kein Geringerer als Eric Kandel, einer der führenden Gedächtnisforscher der Gegenwart und Medizinnobelpreisträger des Jahres 2000. Der Neurobiologe, der dieser Tage 80 Jahre alt wurde und nach wie vor fast jeden Tag in seinem Labor an der Columbia University in New York steht, forscht schon seit fast 50 Jahren zum Gedächtnis - und meint, dass man noch immer nicht weit über die Anfänge hinausgekommen sei. Der Grund dafür ist laut Kandel ganz einfach: "Wenn man die Funktionsweisen der Erinnerung vollständig verstehen würde, verstünde man auch einen Gutteil unseres Gehirns. Denn das Gedächtnis ist an fast allen Aspekten unserer Gehirntätigkeit beteiligt.“

Was passiert im Gehirn, wenn eine Erinnerung auf Dauer abgespeichert wird?

"Derzeit geht man davon aus, dass die Langzeitspeicherung von Informationen in unserem Gehirn über die Änderung bzw. Neubildung von Synapsen erfolgt“, sagt Simon Rumpel, Neurobiologe und Gedächtnisforscher am Institut für Molekulare Pathologie (IMP) in Wien. Erreicht ein Sinneseindruck das Gehirn, werden dort Neuronen in vielen Arealen des Gehirns gleichzeitig aktiviert. Wirkt dieser Sinneseindruck in wiederholtem Maß auf das Gehirn ein, werden die synaptischen Verbindungen zwischen den Neuronen verstärkt, und es kommt zu einem "Lernprozess“.

Warum ist das so schwer zu untersuchen?

Beim Menschen gibt es zwischen den ungefähr 100 Milliarden Nervenzellen schätzungsweise 100 bis 500 Billionen Synapsen. Deshalb sind eine ganze Reihe von tierischen Modellorganismen für die Gedächtnisforschung im Einsatz, die neuronal etwas einfacher gestrickt sind: "Taufliegen ebenso wie Mäuse oder Affen“, sagt Eric Kandel. Er selbst hat an der Riesenmeeresschnecke Aplysia Pionierarbeit geleistet. Die hat den Vorteil, "nur wenige, dafür aber die größten Nervenzellen des Tierreichs zu haben“, so Kandel, der die meisten Forschungen immer noch mit Aplysia durchführt.

Was hat es mit den "neuronalen Netzen“ auf sich?

Neuronalen Netzen und Schaltkreisen kommt eine besondere Bedeutung beim Abspeichern der Erinnerung zu. Dieses Gebiet der Gedächtnisforschung war bisher freilich eher nur theoretisch arbeitenden Neurobiologen vorbehalten, die schon seit mehreren Jahrzehnten Theorien dazu entwickeln, wie Neuronen verknüpft sein müssen, um Erinnerung zu speichern. Heute arbeiten Forscher wie Simon Rumpel daran, mit neuen Techniken tatsächlich lebende Nervennetzwerke zu studieren, um die theoretischen Annahmen über die neuronalen Netzwerke empirisch zu überprüfen. Er selbst tut das an Mäusen, denen er mit neuen Mikroskopier- und Visualisierungstechniken buchstäblich ins Gehirn schauen kann, wenn sie sich etwas merken.

Lassen sich bestimmte belastende Gedächtnisinhalte gezielt medikamentös löschen?

Ja. Die Substanz heißt Propranolol und wurde zunächst bei Mäusen getestet, wo sie denn Zugriff auf das sogenannte Angstgedächtnis veränderte. Sie erwies sich aber auch in einem kontrollierten Laborexperiment mit Menschen als erfolgreich, wie niederländische Forscher um Merel Kindt von der Universität Amsterdam heuer im Fachblatt Nature Neuroscience berichten. Sie spielten ihren Probanden am Computer Bilder vor, unter anderem eine krabbelnde Spinne, auf die stets ein ohrenbetäubender Lärm folgte. Selbst längere Zeit nach dem Experiment schreckten die Versuchspersonen, die Propranolol genommen hatten, nicht mehr vor den Angstreizen des Experiments zurück. Der Mechanismus dahinter ist den Forscher aber unklar: Ob die Gedächtnisinhalte komplett gelöscht wurden oder die Behandlung nur den Abrufvorgang aus dem Angstgedächtnis stört, können die Psychologen bisher nicht sagen.

Kann man ohne Krankheit, Unfall oder Drogen vorübergehend das gesamte Kurzzeitgedächtnis verlieren?

Ja, auch dieses rätselhafte Phänomen gibt es. Es nennt sich transiente globale Amnesie (TGA) oder amnestische Episode, ist vergleichsweise selten (drei Fälle auf 100.000 Personen) und tritt vor allem im sechsten Lebensjahrzehnt auf. Eine rationale Therapie ist nicht möglich, da die Ursache von TGA nicht bekannt ist. Sie scheint auch nicht notwendig, da über die Gedächtnislücke hinaus, die im Normalfall mehrere Stunden dauert, keine weiteren Folgen bleiben. Häufigste Auslöser für TGA, die meist am Vormittag einsetzt, sind physische und psychische Anstrengungen, bei der zumeist auch das Gedärm bewegt wird - was anscheinend die Blutversorgung des Gehirns etwas durcheinanderbringen kann. Mit anderen Worten: Sex.

Wie weit ist man bei Pillen zur Gedächtnisverbesserung? Oder gibt es die sogar schon?

Zwar ist erst kürzlich in Deutschland die Debatte um sogenannte "Neuroenhancer“ so richtig losgebrochen. Bloß: Es gibt im Moment keinen Wirkstoff, der wirklich etwas taugt und der zudem nicht gesundheitsschädigend ist. "So etwas ist noch in sehr weiter Ferne“, meint Eric Kandel, "zumal man einen solchen Wirkstoff erst einmal fünf bis zehn Jahre beobachten muss, um sicherzustellen, dass er nicht doch toxisch ist.“ Etwas weiter sei man bei Medikamenten gegen Alzheimer und altersbedingten Gedächtnisverlust. Da befänden sich einige Wirkstoffe bereits in frühen Testphasen. Umgekehrt weiß man, dass bestimmte Wirkstoffe das Kurzzeit- bzw. Arbeitsgedächtnis nachhaltig schädigen können. Erst Ende Oktober berichtete der Psychologe Joshua Gulley bei der Tagung der Gesellschaft für Neurowissenschaften in Chicago, dass erwachsene Ratten, die in ihrer Jugend viele Amphetamine geschluckt hatten, über ein sehr viel schlechteres Arbeitsgedächtnis verfügen als ihre Artgenossen, die "clean“ geblieben waren.

Ist es denkbar, neue Erinnerungen einzupflanzen, die nie gemacht wurden?

Ja. Das ist kürzlich erst bei Taufliegen gelungen - und nicht nur in "Total Recall“ bei Arnold Schwarzenegger. Ein Forscherteam um den aus Österreich gebürtigen Molekularbiologen Gero Miesenböck hat an der Universität Oxford Taufliegen tatsächlich Erfahrungen in deren Hirn gepflanzt, die sie selbst nicht gemacht haben. In einem ersten Schritt identifizierten die Forscher im sogenannten Pilzkörper, einer speziellen Hirnregion, einen Schaltkreis aus zwölf Hirnzellen, der für das Geruchsgedächtnis zuständig ist. Dann wurden die Neuronen mit Laserlicht geblitzt, was wiederum zur Produktion des Botenstoffes Dopamin führte, den das Fliegenhirn als Signal für Abneigung interpretiert, so die Forscher vor wenigen Tagen im Fachblatt Cell (Bd. 139, S. 405). Die Geruchserinnerung der Fliegen war damit umgeschrieben.

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