Der Hippocampus und das Gedächtnis

Wie der Hippocampus zwischen echten und falschen Erinnerungen unterscheidet

03.10.2023 Nehmen wir an, Sie essen normalerweise Eier zum Frühstück, aber Sie waren spät dran und aßen Müsli. Während Sie einen Löffel Rosinenkleie knabberten, gab es noch andere kontextuelle Ähnlichkeiten: Sie haben am selben Tisch und zur selben Zeit gegessen und sich auf denselben Job vorbereitet. Wenn Sie später jemand fragt, was Sie gefrühstückt haben, erinnern Sie sich fälschlicherweise, dass Sie Eier gegessen haben.

Fehler im Gedächtnis

Dies wäre ein reales Beispiel für eine falsche Erinnerung. Aber was passiert in Ihrem Gehirn, bevor Sie sich an Eier erinnern, verglichen mit dem, was passieren würde, wenn Sie sich korrekt an Müsli erinnern?

In einer in der Zeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlichten Arbeit zeigen Neurowissenschaftler der University of Pennsylvania zum ersten Mal, dass sich die elektrischen Signale im menschlichen Hippocampus unmittelbar vor dem Erinnern an richtige und falsche Erinnerungen unterscheiden. Sie fanden auch heraus, dass die niederfrequente Aktivität im Hippocampus in Abhängigkeit von der kontextuellen Ähnlichkeit zwischen einem falsch erinnerten Wort und dem Zielwort abnimmt.

„Während frühere Studien die Rolle des Hippocampus im Gedächtnis für Ereignisse nachwiesen, wussten wir nicht, dass elektrische Signale, die in dieser Region erzeugt werden, den unmittelbar bevorstehenden Abruf wahrer von falschen Erinnerungen unterscheiden“, sagt Psychologieprofessor Michael Jacob Kahana, Direktor des Computational Memory Lab und Hauptautor der Studie. Dies zeige, dass der Hippocampus Informationen über einen Gegenstand im Zusammenhang mit dem Kontext speichert, in dem er präsentiert wurde.

Die elektrischen Signale im Hippocampus

Die Forscher fanden auch heraus, dass das Gehirn im Vergleich zu richtigen Erinnerungen niedrigere Theta- und Hochfrequenz-Oszillationen und höhere Alpha/Beta-Oszillationen vor falschen Erinnerungen aufwies. Die Ergebnisse stammen aus der Aufzeichnung der neuronalen Aktivität von Epilepsiepatienten, die sich bereits einer invasiven Überwachung unterzogen, um die Ursache ihrer Anfälle zu ermitteln.

Die leitende Autorin Noa Herz, die zum Zeitpunkt der Untersuchung als Postdoktorandin in Kahanas Labor arbeitete, erklärt, dass die Überwachung über intrakranielle Elektroden erfolgte, die Methodik, die die Forscher für diese Studie verwenden wollten. Sie sagt, dass diese Methode im Vergleich zu Kopfhautelektroden „es uns ermöglichte, die neuronalen Signale, die in tiefen Hirnstrukturen erzeugt werden, genauer und direkter zu messen, so dass die Aktivität, die wir erhalten, viel genauer lokalisiert ist“.

Das Experiment

Die Versuchspersonen lernten eine Liste nicht-zusammenhängender Wörter und wurden abgelenkt, bevor sie aufgefordert wurden, sich an Wörter zu erinnern, sagt Herz. Die Forscher analysierten die Muster der im Hippocampus erzeugten Elektrizität und erfassten die Gehirnaktivität, die zum richtigen oder falschen Abruf führte.

Neben der Unterscheidung zwischen richtigen und falschen Erinnerungen sagten die Forscher voraus, dass die Aktivität im Hippocampus den Grad der Ähnlichkeit zwischen der richtigen und der falschen Erinnerung widerspiegeln würde. Tatsächlich fanden sie heraus, dass eine deutliche Verringerung der niederfrequenten Aktivität mit einer größeren Ähnlichkeit zwischen den Kontexten, in denen falsche und richtige Elemente gelernt wurden, verbunden war.

Ein ähnlicher Kontext bedeutete in dieser Studie, dass der Patient sich an ein Wort aus einer früheren Liste im Experiment anstelle der Zielliste erinnerte, während ein anderer Kontext bedeutet, dass er sich an ein Wort erinnerte, das nie Teil des Experiments war.

„Die Wörter wurden präsentiert, als der Patient im selben Raum saß, auf denselben Computer schaute und denselben Experimentator neben sich hatte“, sagt Herz, „und diese Wörter wurden auch erst kurz zuvor präsentiert, so dass all diese verschiedenen Faktoren bedeuten, dass frühere Listenaufrufe im Hinblick auf den Kontext, in dem sie präsentiert wurden, der richtigen Zielliste ähnlicher sein sollten.“

Was passiert im Gehirn, wenn sich jemand an ein Wort erinnert, das zwar falsch ist, aber semantisch dem richtigen Wort ähnelt?

Dies war eine Möglichkeit, die Reaktion des Hippocampus auf verschiedene Wörter zu testen, die in ähnlichen Ausgangskontexten präsentiert wurden, aber was passiert im Gehirn, wenn sich jemand an ein Wort erinnert, das zwar falsch ist, aber semantisch dem richtigen Wort ähnelt? Auch das haben die Forscher getestet.

Sie zeigten den Patienten Wörter aus drei Kategorien, wie Blumen, Früchte und Insekten. Wenn die Liste zum Beispiel „Rose“ und „Lilie“ enthält, die Person sich aber an „Sonnenblume“ erinnert, ist das semantisch ähnlich, während „Uhr“ nicht ähnlich ist, sagt Herz. Aber vielleicht stand „Uhr“ in der Studie auf einer früheren Wortliste; in der Studie wird festgestellt, dass ein abgerufenes Wort in mindestens einem Kontext ähnlich ist, entweder im Ursprung oder semantisch.

Wie vermutet, fanden die Forscher bei semantischer Ähnlichkeit das gleiche Gehirnmuster wie bei der Ähnlichkeit der Quelle: eine Verringerung der niederfrequenten Aktivität im Hippocampus.

Herz sagt, dass die Gesamtergebnisse das Verständnis dafür vertiefen, wie das Gehirn den Abruf von Erinnerungen ermöglicht, und die Autoren merken an, dass die Vorhersage falscher Erinnerungen auf der Ebene der einzelnen Versuchspersonen besonders wichtig ist, wenn falsche Erinnerungen Stress verursachen.

„Personen, die an einer stressbedingten Psychopathologie leiden, wie z. B. einer posttraumatischen Belastungsstörung, erleben häufig Erinnerungseinbrüche an ihre traumatischen Erfahrungen in einem Kontext, der sicher und dem traumatischen Ereignis unähnlich ist. Gezielte Interventionen, die das Abrufen von intrusiven Erinnerungen unterbrechen, könnten neue Therapien für solche klinischen Erkrankungen hervorbringen“, schreiben die Forscher.

© Psylex.de – Quellenangabe: Proceedings of the National Academy of Sciences (2023). DOI: 10.1073/pnas.2305292120

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Der Hippocampus und die neokortikalen inhibitorischen Engramme schützen vor Gedächtnisstörungen

02.02.2019 Zwei verschiedene Teile des menschlichen Gehirns – der Neocortex und der Hippocampus (ein Teil des Gehirns, der an Gehirnfunktionen höherer Ordnung beteiligt ist) – haben sich als nützlich erwiesen, um unsere Erinnerungen vor gegenseitiger Beeinträchtigung zu schützen.

Forscher des Wellcome Centre for Integrative Neuroimaging an der Universität Oxford untersuchten die genauen neuronalen Mechanismen, die ein präzises Erinnerungsvermögen ermöglichen.

Bild: Hippocampi gesehen von unten

Das Forschungsteam gab den Teilnehmern Gedächtnisaufgaben, die sie im MRT-Scanner durchführen mussten. An zwei Tagen lernten die Teilnehmer zwei sich überschneidende, aber kontextabhängige Erinnerungen. Am dritten Tag im Scanner haben die Forscher dann die Interferenzen zwischen den beiden Erinnerungen gemessen.

Hippocampus und Neocortex

Die im Fachblatt Neuron publizierten Ergebnisse deuten darauf hin, dass mindestens zwei verschiedene Hirnregionen an der Beeinflussung von Gedächtnisinterferenzen beteiligt sind.

1. Erstens separiert der Hippocampus (Teil des Gehirns, der an Gehirnfunktionen höherer Ordnung beteiligt ist) überlappende Erinnerungen durch kontextuelle Informationen.
2. Zweitens, während des Hirnscans nutzten die Neuroforscher Hirnstimulation, um die Konzentration von neokortikalem GABA (einem Neurotransmitter im Gehirn, der die Aktivität in anderen Neuronen reduziert und die Kommunikation zwischen Gehirnzellen reguliert) zu reduzieren.

Die Wissenschaftler um Renée S. Koolschijn fanden heraus, dass die Interferenz des neokortikalen Gedächtnisses proportional zur Reduktion von GABA zunahm. Dies zeigt, dass neben dem Hippocampus auch die neokortikale Hemmung eine unerwünschte Koaktivierung zwischen überlappenden Erinnerungen verhindert.

© PSYLEX.de – Quellenangabe: Neuron (2018). DOI: 10.1016/j.neuron.2018.11.042

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