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Synaptische Kommunikation oder wie das Gehirn lernt
Das menschliche Gehirn lernt permanent. Es nimmt Unmengen von Informationen auf, vergleicht sie mit Bekanntem und setzt sie neu zusammen. Arbeitsspeicher und Gedächtnis bilden dabei ein unschlagbares Team.
Synapsen - die Kommunikationsprofis im Gehirn
Während aktuelle Wahrnehmungen im Arbeitsspeicher verarbeitet werden und das Gehirn durchaus in der Lage ist, ohne Rückgriff auf Bekanntes neue Situationen zu meistern, sind bereits erworbenes Wissen und Erfahrungen im Langzeitgedächtnis gespeichert und werden bei Bedarf aktiviert. Nur im Zusammenspiel erreicht das Gehirn seine optimale Leistungsfähigkeit. Doch wie funktioniert Lernen? Und welche Informationen finden den Weg vom Arbeitsspeicher in das Langzeitgedächtnis?
Lernen basiert nach heutiger Erkenntnis auf der Bildung und Veränderung neuronaler Netze im Gehirn und dem Informationsaustausch zwischen den Nervenzellen. Vorhandenes Wissen wird dabei mit neuem kombiniert. Dieser Informationsaustausch findet in Form elektrochemischer Reize und Impulse über die Kontaktstellen der Nervenzellen statt, die Wissenschaftler Synapsen nennen. Die Um- und Neubildung neuronaler Netze ist ein ständig ablaufender Prozess, der durch geistige Aktivität kontinuierlich angestoßen und fortgeführt wird. Prof. Henning Scheich, wissenschaftlicher Direktor des Leibniz-Instituts für Neurobiologie in Magdeburg, und andere Forscher haben bahnbrechende Erkenntnisse zur Arbeitsweise des Gehirns entwickelt. Danach sind Lernen und Gedächtnis Vorgänge, die immer an die Kontaktstrukturen der Synapsen gebunden sind. Unter Lernen versteht man demnach die Veränderung dieser Kommunikationsstrukturen, die auf den neuen Erfahrungen basieren, die der Mensch macht. Ungefähr 10.000 Synapsen stehen pro Nervenzelle im Gehirn eines Erwachsenen für Lernprozesse zur Verfügung. Die Speicherung von Informationen - unser "Gedächtnis" - ist also die stets neue Festlegung, welche Nervenzellen und neuronalen Netze über welche Synapsen miteinander kommunizieren. Informationsspeicherung findet dabei bevorzugt in der Gehirnrinde (Kortex) und im Hippocampus, dem sogenannten "Tor zum Gedächtnis", statt.
Merkfähigkeit gezielt fördern
Das "Merken" einer Information beruht auf anderen Mechanismen. Ein Teil des "Behaltens" einer Information erfolgt alleine im Arbeitsspeicher. Dort werden durch elektrische Aktivierung superschneller Nervenzellnetze - beispielsweise beim Sprechen der Anfang und die Mitte eines Satzes - "behalten", während das Ende gerade gehört wird. So entsteht eine Information über einen Satzinhalt. Ähnlich funktioniert das Lesen oder das Kopfrechnen. Das heißt: Dem Arbeitsspeicher kommt durch seine ganz besondere Form der Informationserhaltung und -auswertung eine zentrale Rolle bei der Weiterverarbeitung von Informationen zu. Er ist DIE zentrale Schaltstelle - sogar für ALLE Informationen, die bewußt verarbeitet, d.h. gelernt werden wollen.
Welche und wie viele Informationen wir uns merken, hängt maßgeblich von der Leistungsfähigkeit des Arbeitsspeichers ab. Sie lässt sich an zwei Basisgrößen ablesen, die individuell unterschiedlich sind: Zum einen ist dies die Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit. Sie bezeichnet die Menge an Informationen, die das Gehirn pro Zeiteinheit aufnehmen, verarbeiten, speichern und wieder abgeben kann. Zum anderen ist es die Merkspanne, d.h. der Zeitraum, in dem eine Information im Arbeitsspeicher "gehalten" werden kann, bevor sie wegen Überladung zusammenbricht.
Entscheidend für das Lernen und unsere Merkfähigkeit ist, dass der Arbeitsspeicher willentlich gefüllt werden kann, seine Kapazität allerdings begrenzt ist. Je nach Informationsaufkommen werden vorhandene Informationen durch "Überschreiben" mit neuer Information gelöscht. So geht nach drei oder vier Verschachtelungen in einem nur gesprochenen Satz der Satzbeginn oft schon wieder verloren, wenn das Satzende noch aussteht. Das hat Folgen: Nur einen Bruchteil aller eingehenden Informationen merken wir uns tatsächlich und einen noch kleineren Anteil verankern wir dauerhaft im Gedächtnis. Es sind vor allem solche Informationen, die wir individuell als wichtig erachten, mit bekanntem Wissen verknüpfen können oder die uns emotional berühren. Sie gelangen mit weniger Aufwand in das Langzeitgedächtnis und bleiben dort besser gespeichert - über Minuten, Stunden, Jahre und teilweise über Jahrzehnte. Für die verlässliche Speicherung, sprich den Umbau der Synapsen, benötigt das Gehirn in aller Regel ungefähr 24 Stunden. Während dieser Spanne kann die Gedächtnisbildung durch konkurrierende Informationen gestört werden - man spricht hier von Interferenzen - und durch passende Informationen gefördert werden.
Der mit zunehmendem Alter, d.h. ab etwa 50 Jahren allmählich eintretenden langsameren Umbau- und Informationsverarbeitungsgeschwindigkeit, die sich übrigens nicht auf die Genauigkeit der Informationsspeicherung auswirkt, kann mit gezielten Maßnahmen für die mentale Fitness wie Lernstrategien und mentalem Training entgegengewirkt werden. Auch hochdosierter Ginkgoextrakt (Tebonin®, Apotheke) hat hier eine Wirkung.
