Was geschieht im Gehirn, wenn wir uns ein neues Gesicht einprägen und später entscheiden müssen, ob wir es bereits gesehen haben? James V. Haxby und seine Mitarbeiter am amerikanischen Nationalinstitut für geistige Gesundheit in Bethesda (Maryland) sind dieser Frage mit der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) nachgegangen ("Proceedings of the National Academy of Sciences USA", Band 93, Seite 922). Dieses bildgebende Verfahren erlaubt, Änderungen der Gehirnaktivität auf wenige Millimeter und bis zu zehn Sekunden genau zu lokalisieren (vergleiche Spektrum der Wissenschaft, Juni 1994, Seite 56). Dazu wird eine Markierungssubstanz, beispielsweise Wasser mit dem radioaktiven Sauerstoff-Isotop der Masse 15, in den Blutkreislauf injiziert; das beim Zerfall des 15O entstehende Positron vernichtet sich mit einem Elektron zu Gammastrahlung, die der Tomograph mißt. Weil die lokale Durchblutungsrate mit dem Energiebedarf des Nervengewebes steigt, bildet sie ein indirektes Maß für die Aktivität der betreffenden Hirnregion.

Zunächst sollten sich die Versuchspersonen ihnen unbekannte Porträts merken. Die PET-Studie ergab, daß dabei der rechte mittlere Schläfenlappen aktiv wurde – insbesondere der Hippocampus samt den anliegenden Strukturen. Außerdem leuchteten die mittlere und untere Windung des linken Stirnhirns auf sowie der darunter liegende vordere zinguläre Cortex. Auch die untere Windung des linken Schläfenlappens war aktiv, was nicht überraschte, da sie häufig an der Verarbeitung komplexer Wahrnehmungsmuster mitwirkt.

Daß der Hippocampus für Gedächtnisaufgaben nötig ist, weiß man ebenfalls schon lange (siehe "Neuropsychologie des menschlichen Gedächtnisses" von Hans Markowitsch, Spektrum der Wissenschaft, September 1996, Seite 52). Beidseitige Defekte dort haben eine anterograde Amnesie zur Folge, bei der zwar das Kurzzeitgedächtnis intakt bleibt, längerfristig aber keine neuen Informationen mehr behalten werden können. Davon Betroffene leben gleichsam eingefroren in der Zeit: Alles, was vor dem Ausfall geschah, ist ihnen präsent, doch die Ereignisse danach vergessen sie sofort wieder. Ob die neuen Informationen nicht mehr dauerhaft gespeichert werden können oder ob sie sich nur nicht mehr aufrufen lassen, ist aus den neurologischen Befunden allein allerdings nicht ersichtlich.

Aufschluß darüber gibt dagegen die neue PET-Studie. Als die Versuchspersonen frühestens 15 Minuten nach dem einmaligen Zeigen der Photos entscheiden mußten, welche der Gesichter sie in einer neuen Porträtserie wiedererkannten, stieg die Durchblutung in der mittleren und unteren Windung des rechten Stirnhirns, im vorderen zingulären Cortex und in den beiden unteren Regionen des Hinterhauptlappens sowie im Kleinhirn an. Der rechte Hippocampus war dagegen nicht mehr aktiv. Das bedeutet, daß er beim Menschen weder als Ort der Zwischenspeicherung dient noch am Abruf bekannter Informationen beteiligt ist. Er scheint vielmehr nur eine Art Tor zum Langzeitgedächtnis zu sein, das beim Einprägen neuer Informationen in der Großhirnrinde und den nachfolgenden Konsolidierungsprozessen eine Rolle spielt. (Dies geschieht unter anderem durch Playback-Prozesse im Schlaf; vergleiche Spektrum der Wissenschaft, März 1995, Seite 22, und "Science", Band 271, Seite 1879, 1996.) Demnach sollten anterograde Amnesien nicht auf einer Störung des Abruf-, sondern des Abspeicherungsprozesses beruhen.

Generell zeigen die deutlichen Differenzen zwischen den jeweils aktiven Regionen, daß beim Rekapitulieren von Erinnerungen keineswegs einfach dieselben Operationen wie beim Einprägen umgekehrt ablaufen. Interessanterweise ist zum Beispiel das linke Stirnhirn an der Speicherung neuer visueller Informationen, das rechte dagegen an ihrem Abruf beteiligt. Dieselbe Asymmetrie hat das Team von Endel Tulving an der Universität Toronto (Kanada) in früheren PET-Studien schon bei verbalen Gedächtnisaufgaben entdeckt. Da Läsionen im Stirnhirn aber keine Amnesien bewirken, wird angenommen, daß das Langzeitgedächtnis anderswo lokalisiert ist. Als Bestandteil eines größeren anatomischen Netzwerks, das auch die Schläfenlappen und Strukturen im Zwischenhirn einschließt, scheint das Stirnhirn allerdings am sogenannten episodischen Gedächtnis mitzuwirken. Darunter versteht man die unablässige Einbettung neuer, persönlicher Informationen in zeitliche, räumliche und kausale Kontexte. Ohne sie könnten wir uns zwar Gesichter merken, wüßten aber nicht mehr, in welchem Zusammenhang wir sie gesehen haben.


Aus: Spektrum der Wissenschaft 3 / 1997, Seite 25
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