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Hirnforschung, was kannst du? : Schlaf kann ein Neuanfang sein

  • -Aktualisiert am
Ein Nickerchen kann der Gedächtnisleistung manchmal nützen

Welche neuronalen Vorgänge der Herausbildung von Langzeitgedächtnis zugrunde liegen, ist bisher nur ansatzweise aufgeklärt worden. Auf den kanadischen Biopsychologen Donald O. Hebb geht die Vorstellung zurück, dass assoziierte Informationen im Gehirn von synaptisch miteinander verbundenen Neuronen repräsentiert werden. Demnach führt die Enkodierung von zwei mehr oder weniger zeitgleich erlebten Reizen, etwa durch das Lesen deutsch-englischer Wortpaare beim Vokabellernen, zur gleichzeitigen Aktivierung zweier unterschiedlicher Neuronen-Ensembles, die jeweils eines der Wörter repräsentieren. Die Wiederholung der synchronen Aktivierung der Neuronen-Ensembles stärkt deren synaptische Verknüpfung und die Assoziation zwischen den beiden Wörtern dergestalt, dass die Aktivierung eines Ensembles automatisch zur Mitaktivierung des anderen, mithin zur sogenannten „synaptischen Konsolidierung“ führt. Darüber hinaus, so wird angenommen, entfacht das wiederholte Feuern dieser Neuronen-Netzwerke die Aktivierung von Ensembles in weiteren, entfernteren Hirnstrukturen; durch deren Stärkung erfährt die Repräsentation der Information eine allmähliche räumliche Umverteilung im Sinne eines „System-Konsolidierungsprozesses“. So kann beispielsweise die wiederholte Aktivierung frisch enkodierter Repräsentationen im Hippocampus zu einer Stärkung von Neuronennetzen führen, die in der Hirnrinde lokalisiert sind und die Langzeitspeicherung der Information gewährleisten.

Studien vor 100 Jahren

Dass Schlaf nach dem Lernen die Verfestigung des Gelernten fördert, ist keine neue Erkenntnis. Die experimentelle Gedächtnisforschung konnte mit Hilfe systematischer Untersuchungen bereits in ihren Anfängen zu Beginn des 20. Jahrhunderts zeigen, dass Listen auswendig gelernter sinnloser Silben länger im Gedächtnis bleiben, wenn die Versuchsteilnehmer nach dem Lernen schlafen statt zu wachen. Diese Beobachtung wurde zunächst damit erklärt, dass der Schlaf das Überschreiben der gelernten Silben mit später verarbeiteten Informationen, das heißt einen „Interferenz-Effekt“, verhindere, da im Schlaf keine neuen Informationen aufgenommen werden. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch, dass der Schlaf über diesen Schutz vor Interferenz hinaus die Konsolidierung von Gedächtnisinhalten aktiv unterstützt. So verstärkt der Schlaf nicht nur das Gedächtnis für zuvor gelernte Assoziationen, etwa zwischen Vokabeln, sondern befördert auch Prozesse der Abstraktion wie die Einsicht in versteckte Strukturen und Regelhaftigkeiten im erlernten Material. Werden Versuchspersonen mit einem Zahlenrätsel konfrontiert, ohne es bei dieser ersten Bearbeitung lösen zu können, und dürfen danach schlafen, demonstrieren sie bei einer späteren zweiten Testung mehr als doppelt so häufig Einsicht in die den Zahlenreihen inhärente Struktur als Versuchspersonen, die nach der ersten Bearbeitung des Rätsels wach bleiben: Schlaf fördert die Erlangung expliziten Wissens um die Lösung des Rätsels. Etwas, das vor dem Schlaf nicht erkannt worden ist, wird durch den Schlaf bewusst. Ein solches Bewusstwerden ist nur schwer mit einem rein passiven Schutz vor Interferenzen erklärbar, sondern legt einen aktiven, schlafabhängigen Konsolidierungsprozess nahe, in dem über die Reorganisation der Gedächtnisrepräsentation bestimmte Merkmale und Strukturen hervorgehoben und dem Bewusstsein zugänglich werden. Dieser Reorganisationsprozess lässt sich auf neuronaler Ebene mittels funktionaler Kernspintomographie nachvollziehen, insofern Schlaf nach dem Lernen zu einer stärkeren Einbindung der neuronalen Repräsentationen des Erlernten in Hirnrinden- und striatale Strukturen führt.

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