Bestimmt kennst Du den Satz: "Wenn Du einmal Fahrradfahren gelernt hast, dann vergisst Du es auch nicht wieder!" Damit Du es nicht wieder verlernst, merkt sich Dein Körper oder besser gesagt Dein Gedächtnis genau die Abläufe. Das Gedächtnis ist das Speicherzentrum für viele verschiedene Prozesse in unserem Körper.
Gedächtnis Biologie – Definition
Denk einmal kurz an einen schönen Moment aus Deinem Leben. Merkst Du, wie Du direkt eine positive Stimmung hast und Dich genau erinnern kannst? Dank Deines Gedächtnisses bist Du in der Lage, Dich an Ereignisse und damit verbundene Gefühle zu erinnern. Ob die Erinnerungen ganz frisch sind oder schon länger zurückliegen, spielt dabei keine Rolle.
Das Gedächtnis (auch genannt: Mnestik) ist die Fähigkeit des Gehirns, verschiedene Informationen wie gelerntes Wissen zu speichern, zu verarbeiten und sie jederzeit wieder abrufen zu können. Die erneute Bewusstmachung von Gedächtnisinhalten bezeichnet man als Erinnerung.
Die aufgenommenen Informationen können von unterschiedlicher Art sein. Es sind nicht nur sachliche Inhalte möglich, sondern auch Gefühle, Empfindungen oder Erlebnisse. Die einzelnen Prozesse werden entschlüsselt und ausgewertet. Meist sind auch bewusste und unbewusste Lernprozesse beteiligt.
Die Biologie des Gedächtnisses
Jede Sekunde erreichen ca. 10 Millionen Signale über die Sinnesorgane das Gehirn. Damit diese Informationen gespeichert werden können, gibt es etwa 100 Milliarden Nervenzellen in unserem Gehirn. Diese können sich miteinander verbinden und bis zu 500 Billionen Verknüpfungen bilden.
Von solchen Verbindungsstellen hast Du bestimmt schon einmal gehört. Man nennt sie auch Synapsen. Sie bilden die Grundlage unseres Gedächtnisses und sind das Ergebnis von verschiedenen Lernprozessen. Durch das Netzwerk der Synapsen, die in verschiedenen Hirnbereichen zu finden sind, wird unsere Merk- und Erinnerungsfähigkeit ermöglicht.
Wenn Du etwas lernst, solltest Du immer viele Wiederholungen einbauen oder Übungen. Dadurch werden die Synapsen viel genutzt und verstärkt und das Wissen kann vertieft werden. Anders ist es mit ungenutzten Synapsen. Sie werden langsam abgebaut und der Gedächtnisinhalt vergessen.
Beteiligte Bereiche im Gehirn
Meistens aktiveren Gedächtnisprozesse mehrere Gehirnbereiche gleichzeitig. Dadurch ist eine klare Abgrenzung oft schwierig. Allerdings kann man grob folgende Zuordnung machen:
- Kurzzeitgedächtnis: präfrontaler Cortex
- Langzeitgedächtnis: Cortex und einzelne subkortikale Bereiche
- deklaratives Gedächtnis
- episodisches Gedächtnis: rechter Frontal- und Temporalcortex, Amygdala, Hippocampus
- semantisches Gedächtnis: Temporallappen
- nicht-deklaratives Gedächtnis
- prozedurales Gedächtnis: Striatum
- perzeptuelles Gedächtnis: motorischer/ präfrontaler Cortex, Hippocampus
- Konditionierung: Amygdala, Kleinhirn
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Für die Speicherung von Informationen, genauer gesagt von den Gedächtnisinhalten sind der Hippocampus und das limbische System wichtig. Der Hippocampus dient als Zwischenspeicher für die Daten, die in das Langzeitgedächtnis übernommen werden sollen. Das Kleinhirn hilft Dir beim Lernen. Für den Abruf von Gedächtnisinhalten ist die Corpora mammillaria (Teil des Zwischenhirns) wichtig.
Wenn Du Erinnerungen oder abgespeicherte Inhalte im Gedächtnis mit einem hohen emotionalen Gehalt hast, wird die Amygdala aktiviert. Sie ist ein wichtiger Bestandteil des emotionalen Gedächtnisses und sorgt für die Verknüpfung von Erinnerungen mit Emotionen wie Angst.
Gedächtnis Biologie – die Gedächtnisarten nach dem Mehrspeichermodell
Das Gedächtnis setzt sich aus verschiedenen Teilen zusammen. Im Jahr 1968 entwickelten die Psychologen Richard C. Atkinson und Richard M. Shiffrin das sogenannte Mehrspeichermodell.
Mithilfe des Modells lässt sich die Speicherung von Informationen erklären. Das Gedächtnis setzt sich also aus drei verschiedenen Speicherarten zusammen, die durch Steuerungsvorgänge bzw. Kontrollprozesse unterbrochen werden.
Als Kontrollprozesse bezeichnet man sogenannte Gedächtnisstrategien, wie das aktive Wiederholen von Inhalten.
Je häufiger Informationen im Kurzzeitgedächtnis wiederholt werden (englisch: rehearsal), desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass sie im Langzeitgedächtnis gespeichert werden.
Atkinson und Shiffrin teilten die Speicher aufgrund ihrer Haltedauer ein und unterschieden drei verschiedene Formen:
- Ultrakurzzeitgedächtnis/ sensorisches GedächtnisInformationen werden nur für den Bruchteil einer Sekunde (z. B. visuelle Reize) bis etwas mehr als eine Sekunde (akustische Reize) aufgenommen.
- Kurzzeitgedächtnis/ ArbeitsgedächtnisDie Haltedauer beträgt Sekunden bis Minuten. Es ist allerdings nur für eine begrenzte Menge (ca. +/- 7) an Informationen möglich. Die Speicherung erfolgt nur durch aktive Wiederholung, z. B. inneres Sprechen oder visuelle Vorstellung.
- LangzeitgedächtnisHier werden große Mengen an Informationen dauerhaft gespeichert. Sie können teils unbewusst bleiben, bis sie wieder abgerufen werden. Das Langzeitgedächtnis kannst Du aufgrund seiner Komplexität noch einmal in drei Bereiche unterteilen:
- deklaratives (explizites) Gedächtnis mit episodischem und semantischem Gedächtnis
- nicht-deklaratives (implizites) Gedächtnis mit perzeptuellem und prozeduralem Gedächtnis, Konditionierung und Priming
Ultrakurzzeitgedächtnis/ Sensorisches Gedächtnis
Wie der Name schon sagt, speichert das Ultrakurzzeitgedächtnis Informationen nur für wenige Sekunden. Es beschreibt die kürzeste Zeitspanne, in der Fakten oder Sinneseindrücke präsent bleiben und dient der ersten Informationsverarbeitung.
Das Ultrakurzzeitgedächtnis, sensorisches Gedächtnis oder auch Immediatgedächtnis (immediat = unmittelbar, sofort) registriert alle unmittelbaren Informationen bzw. Reize, die der Mensch durch seine Sinnesorgane wahrnimmt.
Wichtige Informationen werden dann an das Kurzzeitgedächtnis weitergeleitet, während "unwichtige" Informationen durch neue Informationen verdrängt werden. Es wird also in wichtig und unwichtig sortiert, um die ganzen Sinneseindrücke, mit denen wir konfrontiert werden, einzuordnen.
In der folgenden Tabelle findest Du die Eigenschaften des Ultrakurzzeitgedächtnisses noch einmal zusammengefasst.
Merkmale | Eigenschaft des Ultrakurzzeitgedächtnisses |
Art der Informationsverarbeitung | Bioelektrisch |
Haltedauer | Millisekunden bis maximal eine Sekunde |
Aufnahmekapazität | nahezu unbegrenzt |
Vergessensquote | sehr hoch |
Kurzzeitgedächtnis
Wenn eine Information als wichtig eingestuft wurde, gelangt sie in das Kurzzeitgedächtnis.
Das Kurzzeitgedächtnis oder auch Arbeitsgedächtnis dient der bewussten Verarbeitung von Informationen. Es kann bis zu sieben Informationen gleichzeitig abspeichern, bevor sie wieder vergessen werden oder in das Langzeitgedächtnis gelangen.
Das Kurzzeitgedächtnis dient also als Zwischenspeicher wichtiger Informationen. So ermöglicht es Dir, dass Du Dir eine Handynummer so lange merken kannst, bis Du sie aufgeschrieben hast. Durch ein ständiges Wiederholen der Informationen kannst Du außerdem dafür sorgen, dass die gespeicherten Informationen in das Langzeitgedächtnis übertragen werden.
In der folgenden Tabelle findest Du die Eigenschaften des Kurzzeitgedächtnisses noch einmal zusammengefasst.
Merkmale | Eigenschaften des Kurzzeitgedächtnisses |
Art der Verbindung | Biochemisch |
Haltedauer | wenige Sekunden, wenn keine Wiederholung möglich |
Aufnahmekapazität | wenige Sekunden, wenn keine Wiederholung möglich |
Vergessensquote | hoch |
Wenn man nach einem schwereren Unfall eine Gehirnerschütterung hat, kann es zu Erinnerungslücken im Kurzzeitgedächtnis kommen. Die Gedächtnisinhalte sind hier noch nicht endgültig bzw. stabil gespeichert. Dadurch kann es auch zum Vergessen von Inhalten, Sekunden bis Stunden vor dem Unfall kommen.
Langzeitgedächtnis
Wenn Du im Alltag vom Gedächtnis sprichst, meinst Du im Normalfall das Langzeitgedächtnis. Es gilt als das "eigentliche" Gedächtnis oder auch als Wissensgedächtnis.
Das Langzeitgedächtnis oder auch Wissensgedächtnis speichert wichtige Informationen dauerhaft. Das heißt, die Informationen bleiben über Jahre oder auch ein Leben lang verfügbar.
Du kannst Dir bei dem Langzeitgedächtnis merken, dass nur die Informationen es dorthin schaffen, die einen "Wert haben" bzw. wichtig sind. Die Speicherung der Informationen erfolgt hier aufgrund von Lernprozessen und einer stetigen Wiederholung (Encodierung) des Inhaltes oder aufgrund eines starken emotionalen Gehalts.
Beispiele für im Langzeitgedächtnis gespeicherte Informationen sind:
- aktiver und passiver Wortschatz unserer Muttersprache
- Erinnerungen
- Daten und Fakten
- gelerntes Wissen
- erworbene Wortschatz von Fremdsprachen
Damit Du nicht permanent mit hunderten Informationen konfrontiert bist, werden die Inhalte im Langzeitgedächtnis zu passiven Informationen. Du kannst Dir das wie bei einem Eisberg vorstellen. Nur die wichtigen Informationen sind an der Oberfläche, während unter der Oberfläche noch weitere Informationen versteckt sind, die bei Bedarf aktiviert werden können.
In der Forschung wird aktuell untersucht, ob der sogenannte REM-Schlaf (engl. Rapid-Eye-Movement-Sleep) die Gedächtnisbildung fördert. Oft hilft es nämlich, nach dem Lernen zu schlafen.
In der folgenden Tabelle findest Du die Eigenschaften des Langzeitgedächtnisses noch einmal zusammengefasst.
Merkmale | Eigenschaft des Langzeitgedächtnisses |
Art der Verbindung | Biochemisch (dauerhafte chemische Verbindungen geschaffen) |
Haltedauer | Jahre bzw. ein Leben lang |
Aufnahmekapazität | nahezu unbegrenzt |
Vergessensquote | sehr gering |
Formen des Langzeitgedächtnisses
Du kannst im Allgemeinen beim Langzeitgedächtnis in zwei Hauptformen unterscheiden. Das deklarative Gedächtnis und das nicht-deklarative Gedächtnis.
Deklaratives (explizites) Gedächtnis
Das deklarative Gedächtnis ist das sogenannte "Wissensgedächtnis". Hier werden alle explizierten Inhalte gespeichert, also bewusste und sprachlich abrufbare Inhalte. Dabei kannst Du das deklarative Gedächtnis noch einmal unterteilen in:
- Episodisches GedächtnisEs beinhaltet alle wichtigen Ergebnisse aus Deinem eigenen Leben. Daher nennt man es auch autobiografisches Wissen. Dazu gehören etwa Name, Aussehen von Familie und Freunden, Erinnerungen an den Urlaub etc.
- Semantisches Gedächtnis Das semantische Gedächtnis speichert Schul- oder Faktenwissen bzw. Allgemeinwissen über die Welt, unabhängig von der eigenen Erfahrung. Dazu gehört etwa das Wissen, dass Berlin die Hauptstadt von Deutschland ist oder der Himmel blau ist.
Nicht-deklaratives (implizites) Gedächtnis
Das nicht deklarative oder implizites Gedächtnis kann auch als das "Verhaltensgedächtnis" bezeichnet werden. Dort werden jene implizierten Inhalte gespeichert, die nicht bewusst zugänglich sind. Das heißt, dass die Informationen im Unterbewusstsein (passiv) abgespeichert sind und nicht sprachlich abrufbar. Du kannst das nicht deklarative Gedächtnis noch einmal in vier Untergruppen unterteilen:
- Prozedurales GedächtnisDas prozedurale Gedächtnis kann auch als das "Gedächtnis für Bewegungen" bezeichnet werden, da es die hochgradig automatisierten Fertigkeiten und Abläufe speichert, wie Fahrrad fahren, Schwimmen oder Schnürsenkel binden.
- Perzeptuelles GedächtnisDas perzeptuelle Gedächtnis dient dazu, wiederkehrende Muster und Abläufe zu erkennen. Dadurch kannst Du unter anderem die einzelnen Hunderassen anhand ihres Aussehens erkennen und unterscheiden.
- KonditionierungDie Konditionierung beschreibt unbewusst abgespeicherte Reiz-Reaktionsabfolgen. Dazu gehören Körperreaktionen wie der Speichelfluss, wenn Du etwas Leckeres zu Essen riechst.
- Priming (Bahnung)Das Priming bzw. die Bahnung beschreibt das schnelle Abrufen von bereits Geschehenem und die damit verbundene Einordnung. Es ermöglicht Dir z.B. anhand von wenigen Tönen bereits eine Melodie zu erkennen, die Dir schon bekannt ist.
Gedächtnis Biologie – das fotografisches Gedächtnis
Das fotografische Gedächtnis als solches gibt es nicht. Es beschreibt vielmehr eine spezielle Gedächtnisfähigkeit bei manchen Menschen, die sich bildhaft an viele Details erinnern können. In der Psychologie spricht man hier vom eidetischen Gedächtnis.
Das eidetische Gedächtnis beschreibt die Fähigkeit, eine Szene oder ein komplexes Muster als detailliertes, virtuelles Bild im Kopf zu behalten.
Das Wort eidetisch stammt vom griechischen Wort eidos und bedeutet so viel wie "ansehen". Während nur wenige Menschen sich die Details über einen längeren Zeitraum merken können, kann sich jeder Mensch für einige Sekunden bildhaft an Geschehnisse erinnern. Hier spricht man dann von einem ikonischen Gedächtnis.
Wie genau das fotografische Gedächtnis funktioniert, ist bisher noch nicht geklärt. Das liegt an den noch fehlenden Untersuchungsmöglichkeiten und der Komplexität des Gehirns.
Gedächtnis Biologie – Probleme des Gedächtnisses
Bestimmt hast Du schon mal von einem Gedächtnisverlust oder der Demenz-Erkrankung gehört. Durch verschiedene Faktoren kann die Gedächtnisleistung beeinträchtigt werden und es kommt zu Gedächtnisstörungen (mnestische Störung).
Gründe für Gedächtnisstörungen sind zum Beispiel:
- Verletzungen (Schädel-Hirn-Trauma oder Schlaganfall)
- degenerative Erkrankungen (Alzheimer oder Demenz)
- Medikamente (Neuroleptika oder Antipsychotika)
- Alkohol ("Filmriss")
- Drogen
Die Gründe für solche Gedächtnisstörungen können zu Problemen bei der Erinnerungsfähigkeit führen. Du kennst sie im Allgemeinen unter dem Begriff der Amnesie. Man kann sie in zwei verschiedene Formen einteilen.
- Retrograde AmnesieEs beschreibt das Vergessen von Gedächtnisinhalten vor der Schädigung.
- Anterograde AmnesieEs beschreibt das Vergessen von Gedächtnisinhalten nach der Schädigung.
Kommt es zu einer Schädigung des Kurzzeitgedächtnisses, kannst Du Dich nicht mehr an direkte Geschehnisse erinnern, die gerade passiert sind. Patienten mit dieser Form des Gedächtnisverlustes können sich jedoch noch gut an lang zurückliegende Ereignisse erinnern. Manchmal kommt es auch zu einer Schädigung der Amygdala, bei der sich Patienten nicht mehr an ihre Emotionen bei bestimmten Ereignissen erinnern.
Gedächtnis Biologie – Das Wichtigste
- Das Gedächtnis ermöglicht es Dir, Informationen zu speichern, zu verarbeiten und jederzeit wieder abzurufen.
- Wichtig für die Speicherung und Verarbeitung von Gedächtnisinhalten sind die Synapsen.
- Das Gedächtnis umfasst mehrere Bereiche des Gehirns, wie den Hippocampus oder die Amygdala.
- Man unterscheidet in drei verschiedene Gedächtnisarten.
- Das Ultrakurzzeitgedächtnis registriert alle Informationen, die Du mit Deinen Sinnesorganen aufnimmst.
- Das Kurzzeitgedächtnis dient der kurzzeitigen Speicherung von bis zu sieben Informationen.
- Das Langzeitgedächtnis umfasst alle Informationen, die einen hohen, wichtigen Stellenwert haben.
- Das Langzeitgedächtnis kann noch einmal in das deklarative und das nicht-deklarative Gedächtnis unterteilt werden.
- Das fotografische Gedächtnis beschreibt eine spezielle Merk- und Denkfähigkeit.
- Krankheiten, Unfälle oder Drogen können Gründe für eine Störung des Gedächtnisses sein.
Nachweise
- https://www.planet-wissen.de/natur/forschung/gedaechtnis/index.html
- https://www.netdoktor.de/anatomie/gehirn/gedaechtnis/
- https://lexikon.stangl.eu/1234/kurz-und-langzeitgedaechtnis
- https://flexikon.doccheck.com/de/Ged%C3%A4chtnis
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