Gehirnforschung

Gerettete Gedanken

Schlaf fördert Grips

10. Oktober 2003 Leben heißt Lernen. Im Lauf der Zeit sammeln sich vielfältiges Wissen und die unterschiedlichsten Fähigkeiten an. Bei Bedarf kann man auf diesen Erfahrungsschatz zurückgreifen - man erinnert sich. Lange glaubten die Forscher, das Gedächtnis beruhe auf festgelegten Verbindungen zwischen Nervenzellen des Gehirns. Immer mehr setzt sich aber nun die Erkenntnis durch, daß man es mit dynamischen Vorgängen zu tun hat, mit einem Prozeß von Speichern, Abrufen und neuem Speichern. Zwei amerikanische Arbeitsgruppen haben jetzt Ergebnisse vorgelegt, die klar für dieses Konzept sprechen.

Lernvorgänge laufen über zwei Stufen. Die erste ist das Kurzzeitgedächtnis. Dort abgelegtes Wissen ist noch unbeständig. Will man sich zum Beispiel ein Autokennzeichen einprägen, wird aber anschließend ständig abgelenkt, verflüchtigt sich die Erinnerung bald wieder. Lassen es die Umstände zu, kann das Wissen, gesteuert durch neuronale Prozesse, in das Langzeitgedächtnis überführt werden. Es wird dabei im Verlauf von mehreren Stunden konsolidiert - ein Vorgang, der mit der Synthese neuer Proteine in Nervenzellen einhergeht. Die gleichen störenden Einflüsse, die das Kurzzeitgedächtnis gelöscht haben, können der im Langzeitgedächtnis abgelegten Information nichts mehr anhaben: Das Autokennzeichen ist jetzt in der Erinnerung verankert.

Wiederbelebte Erinnerung

Schlaf gilt als Wegbereiter einer dauerhaften Gedächtnisspur. Er kann so manche Information, die tagsüber in das Gehirn geströmt ist, nachhaltig festigen. Schlaf, so sagt man auch, lasse wichtige Erinnerungen reifen und unmaßgebliche Eindrücke verblassen. Kimberly Fenn von der University of Chicago hat nun zusammen mit anderen Forschern einen weiteren Einfluß des Schlafs nachgewiesen. Demnach können Erinnerungen, die im Verlauf des vorherigen Tages immer schwächer geworden sind, wiederbelebt werden. Dieser Vorteil beschränkt sich nicht auf die Gedanken selbst. Vielmehr läßt sich die Erinnerung fortan in anderen Situationen nutzbringend anwenden.

Die Forscher in Chicago präsentierten ihren Versuchsteilnehmern zunächst eine Serie ähnlich klingender Wörter. Die Wörter wurden von einer elektronischen Stimme präsentiert und waren schwer zu verstehen. Die Aufgabe bestand anschließend darin, weitere Wörter der synthetischen Sprache zu identifizieren. Nach einer Trainingsphase am Morgen verbesserte sich die Trefferquote um 21 Prozent. Zwölf Stunden später betrug der Zugewinn nur noch zehn Prozent. Gewährte man den Probanden anschließend einen ausgiebigen Schlaf, waren sie am nächsten Morgen fast wieder so geschickt beim Unterscheiden der Wörter wie nach der ersten Sitzung. Sie erfüllten ihre Aufgabe um 19 Prozent besser als vor dem Training. Die im Verlauf des Tages abgeklungenen Erinnerungen waren demnach durch den Schlaf wiedererweckt worden.

Gedächtnisinhalte schwächen sich gegenseitig

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Die Untersuchungsergebnisse sind noch aus einem weiteren Grund interessant. Bei den Tests wurden nämlich von der elektronischen Stimme stets neue Wörter formuliert. Kein Wort kam zweimal vor. Die Probanden konnten ihr Sprachverständnis daher nicht auf die Kenntnis einzelner Wörter stützen. Statt dessen mußten sie eine generalisierte Fähigkeit dafür entwickeln, Wörter zu identifizieren. Und ebendiese Fähigkeit kann offenbar durch Schlaf gefestigt oder sogar wiederbelebt werden ("Nature", Bd. 425, S. 571, 614 u. 616).

Eigentlich wäre anzunehmen, mehrere Stunden nach einem Lernvorgang sei das neue Wissen ohnehin im Langzeitgedächtnis abgelegt. Man darf aber den möglichen Einfluß weiterer Lernvorgänge nicht übersehen. Gedächtnisinhalte ähnlicher Art können sich gegenseitig schwächen. Die Forscher sprechen dann von Interferenz. Mit einer solchen Wechselwirkung haben sich nun Neurophysiologen um Matthew Walker von der Harvard Medical School in Boston eingehend befaßt. Am Beispiel einer neu zu erlernenden Fingerfertigkeit konnten sie nachweisen, daß die entsprechende Fähigkeit über mindestens drei Verarbeitungsstufen im Gehirn verankert wird.

Festigung dauert sechs Stunden

Insgesamt einhundert Probanden wurden darauf trainiert, auf einer Tastatur mehrere Zahlen in bestimmter Reihenfolge einzutippen. Wenn sie anschließend eine weitere Zahlenfolge einübten, kam es zu einer Interferenz. Am nächsten Morgen konnten die Versuchsteilnehmer nur die zweite Zahlenfolge mit deutlich größerer Genauigkeit eintippen. Durch den Schlaf ist demnach lediglich die Erinnerung an die zuletzt erlernte Sequenz gefestigt worden. Wurden die Zahlenfolgen indessen mit einem Abstand von mehreren Stunden eingeübt, trat keine Interferenz mehr auf. Am nächsten Morgen beherrschten die Probanden beide Sequenzen mit erhöhter Genauigkeit.

Den Versuchen zufolge dauert die Konsolidierung des Lernprozesses etwa sechs Stunden. Wie aber konnte die nunmehr gefestigte Erinnerung nochmals verstärkt werden? In einer Reihe von ausgeklügelten Experimenten haben die Forscher aus Boston nachgewiesen, daß bereits konsolidierte Gedächtnisinhalte nach ihrer Reaktivierung wieder in den labilen Zustand überführt werden. Sie müssen dann ein weiteres Mal konsolidiert werden, sonst verblassen sie - eine Erkenntnis, die der Psychologe Karim Nader von der McGill University in Montreal als wegweisend bezeichnet. Eine solche Reaktivierung scheint auch im Schlaf erfolgen zu können. Nicht alle Gedächtnisinhalte sind aber gleichermaßen von diesen Prozessen betroffen, wie die jüngsten Ergebnisse ebenfalls zeigen. Während die Genauigkeit beim Tippen der erlernten Zahlenfolgen durch Interferenz beeinträchtigt wurde, ließ sich die Geschwindigkeit nicht beeinflussen.

Text: Frankfurter Allgemeine Zeitung, 11.10.2003, Nr. 236 / Seite 36
Bildmaterial: dpa

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