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Wie das Gehirn die Welt konstruiert


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Gehirn & Geist - epaper ⋅ Ausgabe 10/2022 vom 09.09.2022

KOGNITION

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Bildquelle: Gehirn & Geist, Ausgabe 10/2022

Auf einen Blick: Ein Quell der Möglichkeiten

1In den Neurowissenschaften dominiert die Ansicht, dass das Gehirn anfangs einer »Tabula rasa« gleicht, die im Lauf des Lebens mit Sinneseindrücken und Erfahrungen gefüllt wird.

2 Dieses einfache »Outside-in«-Modell hat jedoch einige Schwachstellen. Manche Hirnprozesse lassen sich damit schwer oder gar nicht erklären.

3 Die neuere »Inside-out«-Theorie bietet eine alternative Sichtweise. Demnach ist selbst ein junges Gehirn voller Informationen, die nur noch sinnvoll mit Erfahrungen verknüpft werden müssen.

Als ich als junger Wissenschaftler meine ersten Seminare an der Universität leitete, erzählte ich den Studentinnen und Studenten eins zu eins, was ich in den Neurophysiologiebüchern gelesen hatte. Ich erklärte überzeugt, wie das Gehirn Informationen aus der Umwelt nutzt, um den Körper zu steuern: Spezielle Neurone in Augen, Ohren und anderen ...

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... Sinnesorganen wandeln sensorische Reize in elektrische Signale um und leiten sie dann an die entsprechenden Teile der Hirnrinde weiter. Diese verarbeitet die eingehenden Daten und löst die Wahrnehmung aus. Um eine passende Bewegung einzuleiten, weisen Impulse aus dem motorischen Kortex die Nerven des Rückenmarks an, bestimmte Muskeln zu kontrahieren.

Die meisten Studierenden waren mit meinen Erklärungen zufrieden. Doch einige besonders schlaue stellten mir unangenehme Fragen: »Wo genau im Gehirn findet die Wahrnehmung statt?« Oder: »Was löst eine Fingerbewegung aus, bevor Zellen im motorischen Kortex feuern?« Meine Standardantwort lautete: Das passiert alles im Neokortex! Dann wechselte ich geschickt das Thema oder streute ein paar obskure lateinische Begriffe ein, die ihnen wissenschaftlich genug erschienen, um sie vorübergehend zufrieden zu stellen.

Ich hatte mit der Erforschung des Gehirns begonnen, ohne mir viele Gedanken darüber zu machen, ob die Theorie zur Kopplung von Wahrnehmung und Handlung plausibel war. Zu Beginn meiner Karriere beschäftigten mich andere Entdeckungen und Erkenntnisse, die sich nach und nach zu dem entwickelten, was in den 1960er Jahren als »Neurowissenschaften« bekannt wurde. Doch meine Unfähigkeit, diese berechtigten Fragen zu beantworten, hat mich seither nicht mehr losgelassen. Ich musste mir eingestehen, dass ich versuchte, etwas zu erklären, was ich nicht wirklich verstand.

Ein großes Problem für mich und andere Fachleute liegt schon darin, dass niemand so genau sagen kann, was eigentlich der »Geist« (im Englischen »mind«) ist. Seit Aristoteles gingen zahlreiche Denker und Denkerinnen davon aus, dass er zunächst ein unbeschriebenes Blatt ist, auf das unsere Erfahrungen gemalt werden. Im vergangenen Jahrhundert hat diese »Outside-in«-Perspektive die Psychologie und die Kognitionswissenschaft durchdrungen. Demnach dient das Gehirn als Werkzeug, um die wahre Natur der Welt zu erkennen.

Das ist allerdings nicht die einzige Sichtweise. Man kann die Sache auch andersherum betrachten: Womöglich versuchen Hirnnetzwerke lediglich, ihre eigene interne Dynamik aufrechtzuerhalten. Dabei erzeugen sie ständig zahllose, anfangs unsinnige Muster neuronaler Aktivität, so genannte Feuermuster. Wenn eine scheinbar zufällige Handlung vorteilhaft erscheint, gewinnt das ihr zu Grunde liegende Muster an Bedeutung. Sagt ein Säugling etwa »te-te« und bieten die Eltern ihm daraufhin freudig einen Teddy an, erhält der Laut »te-te« die Zuschreibung »Teddybär«. Neuere Erkenntnisse der Hirnforschung sprechen dafür, dass an dieser »Insideout«-Theorie etwas dran sein muss.

Wie funktioniert Wahrnehmung?

Dennoch ist das Konzept der leeren Tafel – der »Tabula rasa« – unter Neurowissenschaftlern nach wie vor weit verbreitet. Fachleute suchen weiterhin neuronale Mechanismen, die diese Vorstellungen stützen. Viele von ihnen orientieren sich dabei an den Entdeckungen von David Hubel und Torsten Wiesel. Für ihre Arbeit zum visuellen System erhielten die beiden 1981 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin. Die Forscher hatten die neuronale Aktivität von Tieren aufgezeichnet, während sie ihnen verschiedene Formen zeigten. Sich bewegende Linien, Kanten, helle sowie dunkle Bereiche und andere erkennbare Muster brachten unterschiedliche Gruppen von Neuronen zum Feuern. Hubel und Wiesel folgerten, dass das Gehirn Bilder schrittweise analysiert: Es beginnt mit einfachen Mustern und setzt sie dann zu komplexeren zusammen. Irgendwo werden alle Merkmale verbunden, um schließlich das gesamte Objekt zu repräsentieren. Man selbst muss dafür nichts tun, das Gehirn macht das ganz automatisch. Dem Outside-in-Ansatz zufolge besteht die grundlegende Funktion des Gehirns darin, Signale aus der Umwelt wahrzunehmen und sie richtig zu interpretieren. Es bräuchte jedoch eine Art Mittelsmann, um auf diese Reize zu reagieren. Zwischen den Wahrnehmungseingängen und -ausgängen müsste sich eine Art »zentraler Prozessor« befinden. Er nähme sensorische Eindrücke aus der Umwelt wahr und träfe Entscheidungen darüber, was mit ihnen geschehen soll, um dann die richtige Reaktion einzuleiten. Diese spekulative Instanz hat verschiedene Namen: freier Wille, Exekutivfunktion oder schlicht »Black Box«. Hirnregionen höherer Ordnung wie der präfrontale Kortex wurden bereits als der Ort postuliert, an dem »alles zusammenfließt« und an dem »alle Handlungen beginnen«. Bei näherer Betrachtung tun sich allerdings erhebliche Widersprüche auf.

UNSER EXPERTE

György Buzsáki ist Systemneurowissenschaftler an der New York University School of Medicine. Seine Arbeit befasst sich unter anderem damit, wie sich Erinnerungen bilden. 2011 erhielt er zusammen mit zwei Kollegen den Brain Prize der dänischen Lundbeck-Stiftung und 2020 den Ralph W. Gerard Prize der US-amerikanischen Society for Neuroscience.

»Outside in« oder »Inside out«?

Die Idee, dass das Gehirn wie eine leere Tafel ist, auf die Erfahrungen geschrieben werden, gibt es seit der Antike. Noch heute existiert sie in abgeänderter Form weiter, doch manche Neurowissenschaftler zweifeln sie inzwischen an. Sie setzt nämlich schwer haltbare Annahmen über die Art und Weise voraus, wie das Gehirn Ereignisse in der Welt verarbeitet. Insbesondere betrifft das die Notwendigkeit eines hypothetischen »Beobachters«, der eingehenden Signalen eine Bedeutung zuweist.

Outside-in-Modell: Ein Reiz – das Bild einer Blume – erreicht die Augen, und das Gehirn antwortet darauf, indem es Neurone zum Feuern bringt. Diese These ist nur plausibel, wenn ein »Beobachter« in den Prozess involviert ist, der die Blume und die neuronalen Reaktionen auf sie miteinander in Beziehung setzen kann. Fehlt diese Instanz, »sehen« Nervenzellen in der Sehrinde die Blume nicht.

Inside-out-Modell: Der alternative Erklärungsansatz kommt ohne Beobachter aus. Er geht davon aus, dass wir die Außenwelt verstehen lernen, indem wir mit ihr interagieren. Wenn man ein Objekt, etwa eine Blume, bewegt, erfährt man mehr über sie. Um diese Aufgabe zu meistern, fließen Signale von handlungsauslösenden und sensorischen Neuronen zusammen und geben gemeinsam Aufschluss über seine Größe, Form und weitere Attribute. Ein bedeutungsvolles Bild entsteht und lässt das Gehirn in diesem Fall die Blume »sehen«.

Der Outside-in-Ansatz kann nämlich nicht erklären, wie das Licht, das auf die Netzhaut trifft, in eine Erinnerung an einen Sommerausflug umgewandelt wird. Die veränderten Feuermuster der Sinneszellen, die gerade stimuliert werden, stellen an und für sich nichts dar, was das Gehirn verstehen und speichern kann. Neurone in der Sehrinde, die beim Anblick einer Rose aktiv werden, erkennen die Blume nicht. Sie reagieren lediglich auf Signale aus weiteren Teilen des Gehirns, einschließlich jener, die von der Retina kommen.

In anderen Worten: Neurone in den visuellen Arealen im Kortex und sogar im hypothetischen Zentralprozessor können nicht »sehen«, was in der Welt um sie herum geschieht. Es gibt keinen inneren Dolmetscher, der veränderten Feuermustern eine Bedeutung zuweist. Und so wissen die Nervenzellen nichts von den Ereignissen, die ihre Aktivität verursachen.

Nur eine Art Beobachter« , der sowohl die Hirnaktivität als auch die auslösenden Faktoren in der Außenwelt sieht, ist in der Lage, die beiden Perspektiven zusammenzuführen (siehe »›Outside in‹ oder ›Inside out‹?«).

Routenplaner im Kopf

Laut einem Experiment werden spezifische Neurone in einer bestimmten Reihenfolge aktiv, wenn eine Ratte einen Weg durch ein Labyrinth plant, um an eine Belohnung zu kommen.

Aufbau des Experiments: Ein Laufrad befindet sich am Eingang eines Labyrinths mit zwei Armen. Die Ratte kann ihren Weg nach einem 15-sekündigen Lauf im Laufrad frei auswählen, sie erhält aber nur eine Belohnung, wenn sie abwechselnd links und rechts geht. Neuronale Feuermuster werden sowohl während der Zeit im Laufrad als auch im Labyrinth erfasst.

Resultate: Die neuronale Aktivität der Ratte im Laufrad sagte voraus, welche Richtung das Tier Sekunden später im Labyrinth einschlagen würde – ganz so, als würde sie sich den vor ihr liegenden Weg ausmalen. Das Feuermuster »links« (unten) trat auf, während sich die Ratte im Laufrad befand, bevor sie anschließend den linken Arm des Labyrinths entlanglief. Es unterscheidet sich vom Muster »rechts«, bei dem das Tier den anderen Weg wählte.

Wahrnehmung ist, was wir tun

Da signalverarbeitende Neurone im Kortex nicht direkt auf die Außenwelt zugreifen, müssen sie eingehende Information mit etwas anderem abgleichen – sie sozusagen »erden«. Dem Gehirn steht dafür nur eine Quelle zur Verfügung; sie entsteht, sobald wir eine Handlung auslösen. Ins Wasser getauchte Stöcke sehen beispielsweise häufig krumm aus. Erst wenn wir sie hin und her bewegen, bemerken wir, dass sie nicht gebrochen sind. Der Abstand zwischen zwei Bäumen und zwei Berggipfeln mag aus einer bestimmten Perspektive gleich erscheinen, aber sobald man sich ihnen nähert oder sich wegbewegt, wird der Unterschied ersichtlich.

Im Outside-in-Modell basiert eine Handlung auf einer Kette von Ereignissen: von der Wahrnehmung über die Entscheidung bis zur durchgeführten Aktion. In Wahrheit durchläuft das Gehirn jedoch nicht alle diese Schritte einzeln. Stattdessen informieren motorische Areale bei jeder Bewegung den Rest der Großhirnrinde über eingeleitete Muskelkontraktionen. Sie tun das, indem sie eine zusätzliche Nachricht aussenden, die man Efferenzkopie (englisch: corollary discharge) nennt.

Die Efferenzkopie liefert die Information, mit denen sensorische Schaltkreise sich erden. Denn sie bestätigt es, wenn das eigene Handeln eine beobachtete Veränderung bedingt hat. Ohne einen solchen Abgleich würden Sinneseindrücke niemals sinnvolle Erkenntnisse über die Größe und Form eines Gegenstands liefern. Wahrnehmung kann nach dieser Auffassung als das definiert werden, was wir tun, und nicht als das, was wir passiv über unsere Sinne aufnehmen.

Neuronale Schaltkreise, die Handlungen auslösen, haben also zwei Aufgaben. Die erste besteht darin, Befehle an Muskeln zu senden – darunter auch solche, die Augen und sonstige an der Wahrnehmung beteiligte Körperteile (etwa die Finger oder die Zunge) steuern. Diese richten die Sensoren besser zur Signalquelle aus, so dass das Gehirn mehr Daten über die Art und den Ursprung des Reizes erhält.

Ner venzellen wissen nichts von den Ereignissen, die ihre Aktivität verursachen

Ihre zweite Aufgabe ist es, die Information über diese Bewegungen in Form von Efferenzkopien an sensorische und weitere übergeordnete Hirnbereiche zu senden. Man kann sich das wie einen Einschreibebeleg vorstellen: Neurone, die Augenbewegungen auslösen, benachrichtigen zugleich visuelle Kortexareale über ihr Tun. So kann unser Gehirn etwa unterscheiden, ob sich eine Blume im Wind bewegt hat oder wir sie angefasst haben.

Ein einfacher Versuch zeigt, was die Efferenzkopie bewirkt: Bedecken Sie eines Ihrer Augen mit einer Hand. Tippen Sie nun den anderen Augapfel mehrmals sanft von der Seite mit der Fingerspitze an, während Sie diesen Text lesen. Sie werden sofort sehen, dass die Buchstaben hin- und hertanzen. Wenn Sie wie üblich lesen, bleiben die Zeilen an Ort und Stelle, obwohl Ihre Augen ebenfalls ständig in Bewegung sind. Der Grund: Die Neurone, die die Augenbewegungen einleiten, senden eine Efferenzkopie an das visuelle System. Das Gehirn beurteilt mit ihrer Hilfe, ob sich die Umwelt oder der Augapfel bewegt.

Lassen Erinnerungen Neuronennetze wachsen?

Der Unterschied zwischen dem Outside-in- und dem Inside-out-Ansatz wird besonders deutlich, wenn man die beiden auf Lernprozesse anwendet. Das Tabularasa-Modell geht davon aus, dass Hirnnetzwerke mit neuen Erfahrungen zusätzliche Verbindungen knüpfen. Beim Lernen sollten die Schaltkreise demnach ausgefeilter werden. Im Inside-out-Modell ist Erfahrung hingegen nicht die Hauptquelle für die Komplexität des Gehirns. Stattdessen organisiert sich das Netzwerk selbst und legt sich dabei ein riesiges Repertoire an vorgefertigten Feuermustern an, die so genannten neuronalen Trajektorien. Es gleicht folglich einem Wörterbuch, das anfangs mit unsinnigen Wörtern gefüllt ist. Neue Erfahrungen ändern nichts an der Gesamtaktivität der Neuronennetze. Vielmehr lernen wir, indem wir vorhandene Trajektorien mit dem Erlebten verbinden.

Selbst ein junges, relativ unerfahrenes Gehirn verfügt über einen riesigen Vorrat an neuronalen Trajektorien. Das erlaubt es ihm, Erfahrungen mit bereits vorhandenen Mustern abzugleichen. Ein Gehirn, das sich ständig neu verschaltet, wäre nicht in der Lage, sich schnell an wechselnde Ereignisse in der Außenwelt anzupassen.

Bei Bedarf sollten neuronale Netzwerke dennoch plastisch (und somit lernfähig) sein. Wie neuere Studien zeigen, stellt das Gehirn dieses Gleichgewicht her, indem es Nervenzellen unterschiedlich stark miteinander verknüpft. Die meisten bilden nur schwache Verschaltungen aus, während ein kleinerer Teil robuste Kontakte unterhält. Die fest vernetzte Minderheit ist immer in Alarmbereitschaft. Sie feuert schnell und gibt Informationen bereitwillig weiter. Zudem widersetzt sie sich jeglichen Änderungen an ihren Schaltkreisen. Dank dieser Eigenschaften bleiben diese elitären Teilnetze, die mitunter als »rich club« bezeichnet werden, über neuronale Ereignisse im gesamten Gehirn gut informiert.

Vorbereitung und Wiederholung

Eine Gruppe von Neuronen feuert, bevor, während und nachdem eine Ratte einen Gang entlangläuft. Bevor sie losrennt und wenn sie ihr Ziel erreicht hat, spulen die Zellen im Zeitraffer das gleiche Aktivitätsmuster ab wie während des Laufens (am Ziel allerdings in umgekehrter Reihenfolge). Man nennt diese schnellen Sequenzen »sharp wave ripples«. Sie ermöglichen es dem Tier, seinen Weg zu planen und sich später an ihn zu erinnern.

Der fleißige »rich club« macht etwa ein Fünftel der Neurone aus. Seine Mitglieder sind jedoch für fast die Hälfte der Hirnaktivität verantwortlich. Die restlichen Nervenzellen zählen zum »poor club«. Sie feuern eher langsam und sind nur schwach mit anderen verbunden. Dafür sind sie offenbar sehr plastisch und in der Lage, ihre Verbindungspunkte, die so genannten Synapsen, physisch zu verändern.

Beide Populationen arbeiten zusammen, um die Hirndynamik aufrechtzuerhalten. Der »rich club« reagiert auf verschiedene Erfahrungen mit ähnlichen Feuermustern. Das ermöglicht es uns, Unbekanntes recht gut einzuschätzen – nicht, weil wir uns daran erinnern, sondern weil wir Vermutungen über die eingehenden Eindrücke anstellen. Für das Gehirn ist nichts völlig neu, weil es Neues stets mit Altem in Verbindung bringt.

Plastische, langsam feuernde Neurone kommen ins Spiel, wenn eine wichtige Unterscheidung gemacht und für die Zukunft gespeichert werden muss. Sie erfassen subtile Unterschiede von Reizen, indem sie die Stärke einiger Verbindungen zu anderen Nervenzellen verändern. Ein kleines Kind erkennt zum Beispiel einen Hund, weil man ihm zuvor schon öfter einen gezeigt hat. Sieht es dann zum ersten Mal ein Schaf, nennt es dieses vielleicht ebenfalls »Hund«. Erst durch die Reaktion des Umfelds (»Das ist doch kein Hund, das ist ein Schaf !«) lernt das Kind den Unterschied – vermittelt durch die »Poor-club«-Neurone.

Ich hatte mir nie vorgenommen, zu widerlegen, dass unsere Wahrnehmung ausschließlich auf dem Outsidein-Prinzip basiert. Erst Jahrzehnte nach Beginn meiner Arbeit – die sich vor allem mit Neuronenpopulationen im Hippocampus befasst –, wurde mir klar: Das Gehirn ist viel mehr mit sich selbst beschäftigt als mit dem, was um es herum geschieht. Diese Erkenntnis brachte mich dazu, die Forschung in meinem Labor völlig neu auszurichten. Mein Team und andere zeigten dann, dass Neurone den größten Teil ihrer Aktivität auf hirninterne Prozesse verwenden. Sie werden also keineswegs nur von Reizen gesteuert, die auf unsere Sinne einwirken.

Das verdeutlicht auch die folgende Tatsache: Wenn Sie Ihre Augen schließen, wissen Sie immer noch, wo Sie sind. Ein Großteil dessen, was »Sehen« ausmacht, ist nämlich in der Hirnaktivität selbst begründet. Eine solche neuronale Aktivität, die unabhängig von einströmenden Reizen stattfindet, macht so etwas wie Imagination erst möglich. Sie bietet damit die Grundlage für diverse andere kognitive Prozesse.

Ratten planen ihren Weg

Ein Beispiel für eine »abgekoppelte«, also von Sinneseindrücken unabhängige Hirnaktivität bietet eine Arbeit meines Teams am Schläfenlappen. Das Areal umfasst Strukturen, die uns dabei helfen, uns in der Umgebung zu orientieren – etwa den Weg zur Arbeit zu finden. Dazu gehört unter anderem der Hippocampus und der angrenzende entorhinale Kortex. Unsere Forschung stützt sich auf die 2014 mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Entdeckung von John O’Keefe vom University College London. Mit seiner Arbeitsgruppe fand er

heraus, dass manche Nervenzellen im Hippocampus von Ratten während der Navigation die räumliche Position des Tiers codieren. Aus diesem Grund nennt man diese Neurone auch Ortszellen.

Läuft eine Ratte durch ein Labyrinth, werden nacheinander bestimmte Gruppen von Ortszellen aktiv – welche das sind, ergibt sich daraus, wo sich das Tier gerade befindet. Man könnte, ganz im Sinne der Outside-in-Theorie, annehmen, die ständig wechselnden Sinneseindrücke aus der Umgebung würden das Feuern der Neurone steuern.

Allerdings sprechen andere Experimente, inklusive solcher an Menschen, dagegen. Eines davon führten wir 2008 an der Rutgers University in New Jersey durch. Meine Mitarbeiterin Eva Pastalkova und ich trainierten Ratten darauf, abwechselnd den linken und den rechten Arm eines Labyrinths zu durchqueren, um zu einer Wasserquelle zu gelangen. Vor jedem Durchgang mussten die Nager 15 Sekunden lang in einem Rad laufen. Das sollte sicherstellen, dass allein ihre Erinnerung an die Routen darüber entschied, welchen Weg sie wählten. Wenn bestimmte Neurone des Hippocampus feste Orte »repräsentieren«, wie es die Theorie der räumlichen Navigation von O’Keefe besagt, sollten ein paar kontinuierlich feuern, während sich die Ratte im Rad befindet. Jedoch verhielt sich keine einzige der hunderte überwachten Zellen so. Stattdessen wurden im Laufrad viele kurz nacheinander aktiv, in einer fortlaufenden Sequenz. Diese Hirnaktivität unterschied sich je nachdem, ob das Versuchstier im kommenden Versuch den rechten oder den linken Weg wählte. Die Daten erlaubten es uns somit, vorherzusagen, wohin es gleich laufen würde – und zwar ab dem Moment, in dem es das Laufrad betrat (siehe »Routenplaner im Kopf«).

Mentale Reisen durch Raum und Zeit

Die Erkenntnisse brachten uns auf eine Idee: Dieselben neuronalen Mechanismen, die uns beim Navigieren der Welt helfen, könnten auch mentale »Reisen« ermöglichen. Wenn ich zum Beispiel später Lebensmittel besorgen muss, stelle ich mir vielleicht vor, wie ich durch den Supermarkt laufe. Zuerst gehe ich an Obst und Gemüse vorbei, deshalb kommen die Tomaten ganz oben auf die Einkaufsliste. Dann Milchprodukte, Teigwaren, die Wursttheke … und so weiter.

Es gibt noch abstraktere Gedankenreisen. Dazu zählen etwa solche, die uns durch eine Reihe von vergangenen Erlebnissen mitnehmen. Ihnen entspringt das episodische Gedächtnis. Es ermöglicht uns viel mehr als nur einen Blick »zurück« – unsere bisherigen Erfahrungen erlauben es uns, Vorhersagen über die Zukunft zu treffen und für sie zu planen. Ein und derselbe neuronale Mechanismus lässt sich also vermutlich ganz unterschiedlich nutzen. Entsprechende Neurone kann man deshalb als Ortszellen, Gedächtniszellen oder Planungszellen bezeichnen, je nach Kontext.

Dass von sensorischen Reizen losgelöste Feuersequenzen bedeutsam sind, zeigt ein anderes Beispiel: die Hirnaktivität im Ruhezustand. Während ein Tier nichts tut oder schläft, ist sein Gehirn nicht untätig. Bestimmte Areale tauschen sich weiterhin aktiv aus. Wenn eine Ratte sich nach einer Labyrintherkundung in ihrem Käfig ausruht, erzeugt ihr Hippocampus charakteristische kurze Feuermuster. Diese »sharp wave ripples« treten in Zeitfenstern von 100 Millisekunden auf. Sie aktivieren erneut dieselben Neurone, die schon im Labyrinth feuerten (siehe »Vorbereitung und Wiederholung«). Der Prozess wiederholt sozusagen, was beim Durchlauf geschah. Er trägt zur Bildung des Langzeitgedächtnisses bei und ist für eine normale Hirnfunktion unerlässlich. Tatsächlich wird das Gedächtnis ernsthaft beeinträchtigt, wenn man diese Aktivität in Experimenten manipuliert oder wenn eine Krankheit sie stört.

Neuere Studien belegen, dass hinter den zeitlich komprimierten »Ripple«-Ereignissen ein Prozess steckt, um in Gedanken unterschiedliche Lösungswege auszuprobieren. Das ermöglicht es uns, reale und ausgedachte Alternativen zu unseren Handlungen zu finden. So lässt sich abwägen, was die optimale Strategie gewesen wäre. Wir können damit neue Schlussfolgerungen ziehen und künftige Taten vorausplanen – alles, ohne dass wir jede Möglichkeit unmittelbar durch einen realen Versuch testen müssten. Das macht unsere Gedanken und Pläne gewissermaßen zu aufgeschobenen Handlungen.

Ich wünschte, ich hätte all das gewusst, bevor ich damals die Fragen meiner klugen Studierenden vorschnell abtat. Heute würde ich ihnen sagen: Alle Gehirne, ob einfach oder komplex, arbeiten nach den gleichen Grundprinzipien. Neuronale Prozesse, die mit und ohne Sinnesreize ablaufen, finden nebeneinander statt. Eine von der Wahrnehmung abgekoppelte Nervenzellaktivität, die zugleich durch äußere Erfahrungen geeicht wird, ist die Essenz der Kognition.

QUELLEN

Buzsáki G. et al.: Neurophysiology of remembering. Annual Review of Psychology 73, 2022Pastalkova, E. et al.: Internally generated cell assembly sequences in the rat hippocampus. Science 321, 2008

Dieser Artikel im Internet: www.spektrum.de/artikel/2047044