15. Mai 2016
Am vierten Abend seiner Vorlesungsreihe "Psychologie und Gehirn: Zur Innenansicht des Menschen" empfing Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Onur Güntürkün im Rahmen seiner diesjährigen Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessur den Verhaltensneurobiologen Prof. Dr. Jan Born als Gastredner an die Johannes Gutenberg-Universität Mainz (JGU). Der Direktor des Instituts für Medizinische Psychologie und Verhaltensneurobiologie am Universitätsklinikum Tübingen sprach über "Schlaf, Gedächtnis und Traum".
"Es ist fantastisch, dass Jan zugesagt hat", freut sich Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Onur Güntürkün. Der aktuelle Inhaber der Johannes Gutenberg-Stiftungsprofessur begrüßt seinen Kollegen überaus herzlich. Nur kurz zählt er die zahlreichen akademischen Meriten Borns auf, dann charakterisiert er ihn aus einem persönlichen Blickwinkel: "Jan nähert sich seinen Themen mit dem kühlen Herzen eines Naturwissenschaftlers und dem Wissen des Psychologen um das harte Testen von weichen Faktoren. Danke, Jan, dass Du meine Einladung angenommen hast. Deine Bühne!"
Am vierten Abend von Güntürküns Vorlesungsreihe "Psychologie und Gehirn: Zur Innenansicht des Menschen" widmet sich Prof. Dr. Jan Born dem Thema "Schlaf, Gedächtnis und Traum". Doch bevor der mit dem eigentlichen Vortrag beginnt, schaut er staunend in den überfüllten Hörsaal auf dem Gutenberg-Campus. "Ich freue mich, in diesem wunderbar großen Kreis in meine Forschung einführen zu dürfen", betont der Direktor des Instituts für Medizinische Psychologie und Verhaltensneurobiologie am Tübinger Universitätsklinikum.
Gedächtnisbildung im Schlaf
"Gedächtnisbildung ist nicht die einzige Funktion von Schlaf, aber es ist die wichtigste", konstatiert Born. "Erkenntnis setzt voraus, dass Sinneseindrücke, Wahrnehmungen und Gedächtnisinhalte mit bereits bestehenden Gedächtnisinhalten in Verbindung gebracht werden. Sie können zum Beispiel eine Flasche Wasser nur dann als Flasche Wasser erkennen, wenn Sie in Ihrem Kopf schon ein Wissen davon haben, was eine Flasche ist. Gedächtnis ist das bindende Fundament des Bewusstseins. Ohne Gedächtnis ist kein Bewusstsein denkbar."
Gedächtnis wird zum großen Teil im Schlaf gebildet. Das scheint erst mal merkwürdig: "Schlaf ist schließlich ein Zustand, der von einem mehr oder weniger ausgeprägten Verlust unseres Bewusstseins geprägt ist." Doch es sieht so aus, als seien Bewusstsein und Bildung des Gedächtnisses zwei Prozesse, die nicht gleichzeitig im Gehirn ablaufen können.
Gedächtnisbildung lässt sich in drei Prozesse unterteilen: Da ist zuerst die Encodierung, die Aufnahme von Informationen ins neuronale Netz. Es folgt die Konsolidierung. "Dazu gehört die Integration der frisch aufgenommenen Erlebnisse in das Netz des Langzeitgedächtnisses." Am Ende steht das Abrufen des Erinnerten. Born konzentriert sich auf den Mittelteil. "Konsolidierung ist der Prozess, der hauptsächlich im Schlafmodus abläuft." Ausgerechnet dann also, wenn sich das Hirn in einer Art Offline-Modus befindet.
Redaktion von Informationen
"Die Bildung des Langzeitgedächtnisses beruht auf Systemkonsolidierung. Am Ende ist das Gedächtnis nicht mehr dasselbe, das es am Anfang war. Nicht alles, was tagsüber erlebt wird, muss auch ins Langzeitgedächtnis. Die Systemkonsolidierung ermöglicht eine Redaktion der Informationen, einen selektiven Transfer von Kerninhalten."
Der Problem: "Solch eine sehr aktive Systemkonsolidierung würde in der Wachphase mit der regulären Reizverarbeitung interferieren", erläutert Born. Würde sie im Wachzustand geschehen, würde die betroffene Person halluzinieren. Sie könnte nicht unterscheiden zwischen aktuellen Stimuli und Konsolidierung.
In verschiedensten Experimenten sind Born und sein Team der Konsolidierung auf den Grund gegangen. Sie widmeten sich dabei zwei Gedächtnissystemen: Das deklarative Gedächtnis nimmt bewusst Dinge auf. Es ist zum Beispiel beim Lernen von Vokabeln aktiv. Das prozedurale Gedächtnis hingegen ist für motorische Tätigkeiten zuständig, die ohne Bewusstsein encodiert und abgerufen werden. "Viele Studien zeigen, dass Schlaf die Konsolidierung in beiden Gedächtnissystemen befördert. Schlafen nach dem Lernen ist also besser, als anschließend erst mal wach zu bleiben."
Zuwachs an Wissen
Die Konsolidierung ist keine reine Speicherung. "Schlaf führt zu einem Zuwachs an explizitem Wissen. Gedächtnisbildung im Schlaf ist ein aktiver Prozess." Nach dem Schlaf können ungelöste Probleme plötzlich gelöst sein. "Das lässt sich nur durch eine Umstrukturierung des Gedächtnisses erklären."
Wann genau aber geschieht diese Umstrukturierung? Zur Auswahl stehen der REM-Schlaf und der Delta-Schlaf. "REM" steht für "rapid eye movement". Tatsächlich ist in dieser Phase eine schnelle Bewegung der Augen auszumachen. Zudem weist sie Charakteristika auf, die sonst nur im Wachzustand zu finden sind. Der Delta-Schlaf hingegen ist die Phase, die gemeinhin als Tiefschlaf bezeichnet wird.
Die erste Hälfte des Schlafes ist vom Delta-Schlaf geprägt, die zweite vom REM-Schlaf. Hier kann Born ansetzen. Er hat Probanden unmittelbar vor der ersten und unmittelbar vor der zweiten Schlafhälfte getestet. Das Ergebnis: Das deklarative Gedächtnis verbesserte sich eher nach der ersten, das prozedurale Gedächtnis eher nach der zweiten Schlafphase. REM-Schlaf scheint also für unbewusste Lernabläufe wichtig, der Delta-Schlaf hingegen unterstützt bewusste Lernabläufe.
Gedächtnisbildung und Traum
"Onur hat sich gewünscht, dass ich noch eine Frage beantworte", erzählt Born. "Nämlich: Was hat Gedächtnisbildung im Traum mit Schlaf zu tun? Ich habe ihm gesagt: Du wirst enttäuscht sein." Denn Träume haben nichts mit Gedächtnisbildung zu tun.
"Träume sind immer Träume, die ein waches Hirn erinnert, und als Schlafforscher kann ich Ihnen sagen: Erinnerungen sind trügerisch." Damit Träume erinnerbar werden, muss das Gehirn vorübergehend in den Wachzustand wechseln. Dafür gibt es handfeste Belege: "Bei Probanden, die am Ende einer Nacht viel über Träume berichten können, tritt häufiger eine kurze Wachphase auf. Daraus und aus weiteren Indizien schließen wir, dass Träume am Übergang zum Wachzustand entstehen, wenn die für bewusstes Erleben zuständigen Hirnstrukturen bereits im Wachmodus arbeiten." Der Wachmodus aber ist Gift für die Systemkonsolidierung, für den Umbau des Gedächtnisses.
Born schließt mit einem Bild, das er auf die Großleinwand im Saal projiziert: Ein Handwerker im Blaumann ist auf seiner Werkbank selig lächelnd eingenickt. Vor seiner Nase ist ein Schraubstock auszumachen, Werkzeuge liegen verstreut. Darüber steht zu lesen: "Lernen im Schaf – kein Traum!" Prof. Dr. Jan Born hat an diesem Abend starke Argumente dafür vorgebracht