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Wahrnehmung: Der Realitätsfilter im Gehirn

Zweckgerichtetes Handeln setzt voraus, dass unser Gehirn diejenigen Gedanken herausfiltern kann, die sich auf die aktuelle Realität beziehen. Offenbar geschieht das, noch bevor gedankliche Assoziationen überhaupt bewusst erkannt werden.


Neuesten Erkenntnissen über die Funktionsweise des menschlichen Gedächtnisses zufolge werden beim Abrufen von Erinnerungen die gleichen Netzwerke von Nervenzellen aktiv, die zuvor schon beim Erkennen und Verarbeiten der betreffenden Informationen tätig waren. Dies wirft ein interessantes Problem auf. Wie ist es unter diesen Umständen möglich, dass wir uns nach Belieben Vergangenes ins Gedächtnis zurückrufen oder frei über Zukünftiges fantasieren können, uns dabei aber jederzeit der aktuellen Realität bewusst bleiben? Wie unterscheidet das Gehirn zwischen gedanklichen Assoziationen, die sich auf die Wirklichkeit beziehen, und solchen, die keinen Bezug dazu haben?

Tatsächlich gibt es hirngeschädigte Patienten, denen diese Unterscheidung nicht gelingt. Sie handeln auf Grund von Gedächtnis-Inhalten, die nichts mit ihrer momentanen Situation zu tun haben. Passend dazu erzählen sie Geschichten, die zwar anscheinend frei erfunden sind, von ihnen selbst aber für absolut wahr gehalten werden. Fachleute sprechen von spontanen Konfabulationen.

Meine Mitarbeiter und ich haben diese Störung in der Rehabilitationsklinik des Genfer Universitätsspitals genauer untersucht und dabei einen faszinierend einfachen Mechanismus entdeckt, mit dem das menschliche Gehirn diejenigen Gedanken, die sich auf die aktuelle Realität beziehen, aus allen gedanklichen Assoziationen herausfiltert.

Die geschilderten Patienten leiden immer unter einer schweren Gedächtnisstörung, derer sie sich aber nicht bewusst sind. Oft glauben sie nicht einmal, eine Hirnschädigung erlitten zu haben und sich im Krankenhaus zu befinden. Deshalb wollen sie in der Überzeugung, zu Hause zu sein und wie üblich zur Arbeit gehen zu müssen, immer wieder die Klinik verlassen. Ein Arzt, der ein Hirntrauma erlitten hatte, eilte unvermittelt aus dem Spital im festen Glauben, dass Patienten in seiner Praxis auf ihn warteten.

Im Gespräch erscheinen Personen mit einer solchen Störung normal und geordnet. Die Wiedergabe ihrer Tageserlebnisse wirkt durchaus überzeugend, außer dass sie völlig unvereinbar mit dem Aufenthalt in der Klinik ist. Bisweilen setzen sich die Geschichten aus Erinnerungsspuren zusammen, die sich auf Jahre zurückliegende Ereignisse beziehen. So lief eine Frau, die eine Blutung aus einem Gefäß an der Unterseite des Stirnhirns erlitten hatte, von der Untersuchung davon, weil sie meinte, ihr Kind stillen zu müssen; doch das "Kind" war bereits mehr als dreißig Jahre alt. Für die Betroffenen stellen solche erinnerten Ereignisse aber die aktuelle Wirklichkeit dar, an die sie mit der gleichen Überzeugung glauben wie ein Gesunder an die seine.

Diese Patienten erwecken den Eindruck, als ob sich bei ihnen Erinnerungen im falschen Moment vordrängen und ihnen dann als gegenwärtige Realität erscheinen. Wir haben diese Vermutung in mehreren Studien untersucht. Im entscheidenden Experiment sahen die Patienten eine lange Serie von Bildern, die sich teils mehrmals wiederholten. Diese Wiederholungen mussten sie erkennen.

Eine solche Aufgabe setzt die Fähigkeit voraus, neue Informationen ins Gedächtnis aufzunehmen, also zu lernen. Hier unterschieden sich spontan konfabulierende Patienten nicht von solchen mit einer gewöhnlichen Amnesie. Ihre Leistung entsprach teilweise sogar der von Gesunden. Das änderte sich jedoch in der zweiten Phase des Experimentes. Sie bestand in einer mehrfachen Wiederholung der Aufgabe, wobei immer genau die gleiche Bildserie, aber jedesmal in anderer Reihenfolge gezeigt wurde. Die Patienten erhielten jetzt die Anweisung, zu vergessen, dass sie alle Bilder schon gesehen hatten, und nur Bildwiederholungen im aktuellen Durchgang anzugeben.

Zu viel Gedächtnis

Verlangt wurde also nicht mehr die Fähigkeit, Neues zu lernen. Stattdessen ging es um die Differenzierung zwischen "jetzt" und "früher". Normalen amnestischen Patienten mit einer Störung des Langzeitgedächtnisses gelang dies ebenso wie gesunden Personen ohne Mühe. Spontan konfabulierende Patienten hatten dagegen größte Probleme: Selbst wenn die Durchgänge im Abstand von einer halben oder gar einer vollen Stunde gemacht wurden, meinten sie immer wieder, wenn ihnen ein Bild zum ersten Mal in der aktuellen Runde gezeigt wurde, sie hätten es gerade schon einmal gesehen. Sie waren offenbar nicht im Stande, Er-innerungsspuren aus dem vorherigen Durchgang zu unterdrücken. Die Erinnerung an die frühere Präsentation blieb in ihrem Denken aktiv; zuvor gezeigte Bilder waren noch genauso präsent wie eben erst dargebotene.

Das galt ausnahmslos für alle spontan konfabulierenden Patienten. Außerdem stellten wir fest, dass ein Nachlassen der Neigung, Erinnerungen mit der Gegenwart zu verwechseln, stets auch mit einer Verbesserung der Fähigkeit einherging, Gedächtnis-Inhalte zu unterdrücken, die sich nicht auf die Gegenwart bezogen. Man könnte sagen, dass spontane Konfabulatoren im falschen Moment zu viel aktive Erinnerung haben.

Diese Beobachtungen legen den Schluss nahe, dass das Gehirn gleichsam über einen Realitätsfilter verfügt. Er lässt nur solche Gedächtnis-Inhalte passieren, die sich auf die Gegenwart beziehen; aktivierte Erinnerungsspuren, für die das nicht gilt, unterdrückt er dagegen oder inaktiviert sie wieder. Weshalb aber sind spontan konfabulierende Patienten genauso felsenfest von ihrer Realität überzeugt wie gesunde Personen?

Zur Klärung dieser Frage machten wir das beschriebene Experiment mit gesunden Probanden und maßen dabei mit dem Elektroenzephalographen (EEG) ihre hirnelektrische Aktivität. Mit dem Verfahren lassen sich Aktivitätsänderungen an der Hirnoberfläche innerhalb von Millisekunden erfassen. Wie wir mit diesen Messungen herausfanden, werden aktuell nicht relevante Gedächtnisspuren schon nach etwa 200 bis 300 Millisekunden unterdrückt. Das ist nur rund die Hälfte der Zeitspanne von 400 bis 500 Millisekunden, die vergeht, bis sich Prozesse des Lernens und Wiedererkennens in den Messdaten zeigen.

Unbewusste Echtheitsprüfung

Demnach beeinflusst unser Gehirn die corticale Repräsentation von Gedanken im Hinblick auf ihren Realitätsbezug, ehe überhaupt ihr Inhalt erkannt wird. Mit andern Worten: Noch bevor wir uns eines Gedankens bewusst werden, hat unser Gehirn bereits festgestellt, ob er sich auf unsere momentane tatsächliche Situation bezieht oder nicht.

Das macht nicht nur verständlich, warum spontan konfabulierende Patienten, bei denen dieser Filter nicht funktioniert, von ihrer falschen Realität absolut überzeugt sind. Es dürfte zugleich die Fähigkeit unseres Gehirns erklären, zwischen der Erinnerung an eine Fantasie und an ein wirkliches Geschehnis zu unterscheiden. Schon als die entsprechenden Informationen gespeichert wurden, hatte sie das Gehirn nämlich nach ihrem Realitätsbezug klassifiziert und ihre corticale Repräsentation (ihr "Speicherformat") entsprechend angepasst.

Wie unsere Beobachtungen ergaben, entscheidet nicht die Art der Hirnschädigung, sondern ihr Ort über das Auftreten spontaner Konfabulationen. Alle Patienten mit einer solchen Realitätsverkennung weisen eine Läsion im vorderen limbischen System auf, einer Region an der Unterseite des Gehirns. Dabei sind immer Strukturen betroffen, die eine direkte neuronale Verbindung mit dem "orbitofrontalen Cortex" an der Unterseite des Stirnhirns haben. Bei einer "klassischen" Amnesie ohne Spontankonfabulationen ist dagegen typischerweise die Hippocampusgegend im hinteren Teil des limbischen Systems geschädigt.

Eine weitere Untersuchung mit gesunden Probanden bestätigte, dass Informationsspeicherung und Realitätsprüfung an unterschiedlichen Orten im Gehirn stattfinden. Dabei maßen wir mittels Positronen-Emissionstomographie die Hirnaktivität während des geschilderten Experiments. Dieses Verfahren hat zwar nur eine relativ geringe zeitliche Auflösung, zeigt dafür aber Aktivitätsänderungen nicht nur an der Oberseite des Gehirns, sondern auch in tieferen Regionen.

Wie erwartet, wurden beim ersten Durchgang des Experiments, wo es auf das Lernen ankam, der Hippocampus und der umliegende Cortex aktiv. Beim Wiederholen der Aufgabe, als es um die Unterscheidung zwischen "jetzt relevant" und "zwar bekannt, jetzt aber nicht relevant" ging, war dagegen der hintere mittlere Orbitofrontalcortex besonders beschäftigt, während die Hippocampusregion ruhig blieb.

Rückbesinnung auf die Realität

Demnach erfüllen unterschiedliche Bereiche des limbischen Systems komplementäre Gedächtnisfunktionen. Der hintere Teil (die hippocampale Formation) vermittelt die dauerhafte Speicherung von Informationen im Cortex. Dagegen bezieht der vordere Teil, insbesondere der mit dem orbitofrontalen Cortex verbundene Bereich, unser Denken immer wieder auf die Wirklichkeit zurück, indem er gedankliche Assoziationen (aktivierte Gedächtnisspuren) unterdrückt, die keinen Bezug zur aktuellen Realität haben.

Das vordere limbische System ist eine entwicklungsgeschichtlich alte Hirnstruktur. Sie war bisher als Zentrum für Emotionen bekannt. Außerdem gilt sie als Schaltstelle des "Belohnungssystems", das dauernd überprüft, ob eine erwartete Belohnung (oder Bestrafung) auch tatsächlich eingetreten ist.

Höchst bemerkenswert erscheint in diesem Zusammenhang das Ergebnis von Tierexperimenten aus den 1980er Jahren. Damals entdeckten Wissenschaftler Zellen im Cortex, die nur dann vermehrt "feuerten", wenn eine erwartete Belohnung ausblieb. Diese Zellen signalisieren dem Gehirn also, dass seine Erinnerung, wonach einer bestimmten Situation bisher regelmäßig eine Belohnung folgte, nicht mehr auf die jetzige Realität zutrifft. Interessanterweise liegen sie genau in derjenigen Region des Orbitofrontalcortex, die bei unseren Patienten verletzt war und bei den gesunden Probanden aktiviert wurde. Vermutlich sind diese Neuronen also identisch mit denen, die als Realitätsfilter im Denken dienen.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 5 / 2002, Seite 14
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
5 / 2002

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 5 / 2002

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