Vieles bewegt sich im Gehirn

18. Juni 2015

Mit Prof. Dr. Hannah Monyer begrüßen Aleida und Jan Assmann als Inhaber der Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessur 2015 eine der weltweit führenden Neurobiologinnen zur Vorlesungsreihe "Erinnern und Vergessen – Zur Konstruktion von Vergangenheitshorizonten". Im größten Hörsaal der Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU) beleuchtet die Medizinerin, wie das Gedächtnis arbeitet, was genau im Gehirn passiert.
 

Tizians "Allegorie der Lebensalter" erscheint übergroß auf der Leinwand. Drei Köpfe sind zu sehen. Ein alter Mann blickt nach links, ein Mann im mittleren Alter scheint den Betrachter anzublicken und ein junger Mann späht nach rechts. Das Bild des venezianischen Malers wurde oft und ausführlich interpretiert. Nun fasst Prof. Dr. Hannah Monyer die Botschaft, die sie aus dem Gemälde zieht, in einem Satz zusammen: "Wir müssen nach hinten schauen, um in der Gegenwart richtig zu entscheiden, damit wir es in der Zukunft nicht bereuen."

Die Neurobiologin ist auf Einladung von Prof. Dr. Dr. h.c. Aleida Assmann und Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Jan Assmann nach Mainz gekommen. Sie präsentiert ihre Sicht auf das große Thema der beiden diesjährigen Gutenberg-Stiftungsprofessoren. Die Ärztliche Direktorin der Abteilung Klinische Neurobiologie am Universitätsklinikum Heidelberg blickt von ihrem Fach aus auf das Erinnern und das Vergessen, die im Mittelpunkt der Vorlesungsreihe stehen. Sie spricht über "Die neuronalen Grundlagen des Gedächtnisses".

Das Vergangene und das Ich

"Das Vergangene ist ein wichtiger Teil von dem, was unser Ich ausmacht. Deswegen ist es ein ganz wichtiges Thema, wie Erinnerung entsteht", sagt Monyer. "Die Ambition vieler Neurowissenschaftler ist es, ein Verhalten bis auf die Ebene des Moleküls erklären zu können." Auf diese Ebene nimmt die Neurobiologin die Gäste im größten Hörsaal auf dem Gutenberg-Campus mit.

Sie hat ihren Vortrag reich bebildert. Viel Kunst ist zu sehen, aber auch Neuronen, Synapsen, Statistiken und Computersimulationen. "Machen Sie sich keine Sorgen", beruhigt sie, "die Dias sind für mich, um mich an etwas zu erinnern. Sie müssen nicht alles verstehen."

Monyer räumt ein: "Es gibt natürlich sehr viel über das Gedächtnis zu sagen." Deswegen muss sie sich beschränken. Sie redet vor allem vom episodischen Gedächtnis und spürt ihm bis in die griechische Antike nach. "Simonides von Keos gilt als Erfinder der ars memoriae." Nach einem Festmahl, das der Dichter vorzeitig verließ, stürzte die Decke der Festhalle auf die Zecher hinab. Sie wurden bis zur Unkenntlichkeit zermalmt. Keos aber gelang es, die Opfer zu identifizieren. Er konnte jedes Gesicht mit einem bestimmten Ort in der Halle verbinden.

"Sie werden feststellen, dass auch Sie viele Episoden aus Ihrer Vergangenheit mit einem Ort verbinden können", spannt Monyer den Bogen zur Gegenwart. "Es hilft, bestimmte Sachen mit etwas zu assoziieren, was uns vertraut ist. Man assoziiert gewisse Inhalte mit gewissen Orten und geht diese Orte dann ab." Diese Mnemotechnik, die Kunst des Erinnerns, blieb über die Epochen erhalten.

Neue Neuronen fürs Hirn

"Was dabei im Gehirn passiert, werde ich Ihnen jetzt zeigen." Von den Netzwerken der Erinnerung geht es zu den Netzwerken der Hirnzellen, der Neuronen. "Wenn Sie sich morgen an das erinnern, was ich heute gesagt habe, können unterschiedliche Dinge in ihrem Gehirn passiert sein. Auf jeden Fall hat sich in Ihrem Gehirn etwas verändert."

Drei Arten der Veränderung, der "neuronalen Plastizität", führt Monyer auf: Neuronen schicken über ihre Synapsen Botschaften an andere Neuronen. Soll etwas Neues gelernt werden, muss die sendende Zelle mehrfach stimuliert werden, erst dann löst sie im Empfänger einen Strom aus. Ist das aber einmal geschehen, reicht eine einzige Stimulation, um die Botschaft zu senden. Der Grund: Die Empfängerzelle hat auf die Stimulation hin neue Kanäle angelegt, die nun geflutet werden können. Die Zelle hat sich durch das Lernen verändert.

Das ist nicht alles: Die Fortsätze einer Zelle, die Dendriten, die sich wie das Geäst eines Baums verzweigen, können sich ebenfalls verändern. "Sie sehen ganz, ganz kleine Hubbel auf ihrer Oberfläche. Wir nennen sie Spines. Sie enthalten die meisten Synapsen." Wird eine Stelle stimuliert, entstehen neue Spines, geschieht das nicht, können alte Spines abgebaut werden. Monyer zitiert dazu ein Motto auf Englisch: "Use it or loose it."

"Das Dritte ist etwas ganz Hübsches", verspricht sie. Bis in die1950er-Jahre nahm die Forschung an, dass Hirnzellen vor der Geburt entstehen und danach keine neuen mehr hinzukommen. Wissenschaftler meldeten vermehrt Zweifel an und Monyer konnte an Mäusen nachweisen, dass ständig neue Zellen entstehen, die in viele Hirnregionen wandern.

Schlaf ist etwas Aktives

"Sie sitzen da und denken wahrscheinlich, da ist alles still da oben. Nein, das ist nicht so. Da bewegt sich ganz viel." Monyer grinst und fügt hinzu: "Hoffentlich!"

Das Gehirn kann sich also in mehrfacher Hinsicht verändern, seine Plastizität ist größer, als noch in den 1950ern angenommen. Doch dazu ist Stimulation nötig. "Bei der Maus entstehen viele Zellen durch Jogging. Viele entstehen auch durch enriched environment." Eine Umwelt voller Reize bringt das Hirn auf Touren.

Monyer erzählt von ihren Versuchen mit Mäusen, davon, wie das episodische Gedächtnis im Hippocampus und im vorgelagerten Entorhinal-Cortex strukturiert ist, wie gespeichert wird, wann was wo stattfindet. Ganze Gruppen von Zellen werden aktiv, um Orte, um Bewegungen zu speichern. Dabei nimmt dieselbe Zelle oft an der Speicherung verschiedener Eindrücke Teil, nur eben in verschiedenen Neuronen-Ensembles.

Im Schlaf dann verlagert sich das Gelernte: "Schlaf ist etwas sehr aktives. Hier wird etwas verfestigt, es geht vom Kurzzeit- ins Langzeitgedächtnis über." Neunmal schneller als im Wachzustand wird das Erlernte nochmals von den Neuronen durchgespielt und an die Hirnrinde weitergegeben.

Die Macht des Erlernten

"Was macht das Gehirn also? Es bindet zusammen, was zusammengehört." Monyer erläutert: "Sie sehen in der Welt, was Sie schon kennen." Die Neurobiologin zeigt René Magrittes Bild von der Reiterin zwischen den Bäumen, die sich streifenweise in Luft aufgelöst hat. "Das Gehirn kann sogar Lücken auffüllen, es kann Vertrautes komplettieren. Aber wie wir komplettieren, hängt mit dem Erlernten zusammen."

In der anschließenden Diskussion betont Monyer immer wieder diese Eigenheit des Gedächtnisses. "Wir werden von Reizen überflutet und zwar konstant. Das Gehirn sucht sich das, was mit seiner Vergangenheit zu tun hat." Oder: "Das Sortieren im Hirn hat etwas damit zu tun, was mir wichtig ist. Das bringt mich aus dem Zwitter-Zustand heraus, in dem sich das Hirn ständig befindet. Das hat sehr viel mit Aufmerksamkeit zu tun und mit vorher Erlerntem."

"Ich hoffe, dass sie sich morgen an möglichst viel erinnern", wünscht die Neurobiologin ihrem Publikum zum Abschluss. Die versammelten Hirne wissen nun genauer, wie sie funktionieren – wenn sie sich denn am nächsten Morgen noch erinnern.