Was passiert beim Lernen? Dieser Frage sind Dr. Guillen Fernandez und weitere Mitarbeiter an der Klinik für Epileptologie der Universität Bonn anhand einfacher Wörter wie Baum, Haus, Auto oder Straße nachgegangen. Sie nutzen aus, daß Patienten mit einer Schläfenlappen-Epilepsie vor ihrer Operation Elektroden ins Gehirn eingepflanzt bekommen, um den Erkrankungsherd und damit das Operationsgebiet einzugrenzen. Da man bei der Untersuchung von Erinnern und Vergessen zwischen sehr begrenzt aktivierten Strukturen im Gehirn unterscheiden muß, gelingt es, die bioelektrischen Vorgänge des Gehirns nur dann zu analysieren, wenn Elektroden im Gehirn des Patienten liegen. Untersuchungen mit im Gehirn liegenden Elektroden sind aber nur dann ethisch vertretbar, wenn diese aus medizinischen Gründen dort positioniert sind. Dies ist dann der Fall, wenn Patienten mit Epilepsie auf einen epilepsiechirurgischen Eingriff vorbereitet werden. Untersuchungsergebnisse auf diesem Gebiet stellen daher quasi ein Abfallprodukt der Suche nach dem epileptischen Herd im Gehirn dar, da hier Messungen am denkenden Gehirn möglich sind.

Solche Untersuchungen sind nicht neu, aber der Epileptologe Guillen Fernandez hat diesmal den Versuchsaufbau mit Erfolg verändert. Seit den 50er Jahren ist bekannt, daß die beiden Schläfenlappen im vorderen Gehirn mit den Hippocampus-Regionen in ihnen beim Lernen eine wichtige Rolle spielen. Es sind für das Gedächtnis zentrale Strukturen. Hier fällt die Entscheidung darüber, was wir behalten und was nicht, und hier wird abgespeichert. Fernandez wollte deshalb herausfinden, ob es in beiden Hirnregionen Erregungsmuster gibt, die sich zeitlich zueinander in Bezug setzen lassen. Dazu wurden den mit Elektroden im Gehirn versehenen Patienten auf einem Bildschirm Worte gezeigt, die anschließend abgefragt wurden. "Nachher wurde sortiert, welche elektrischen Ereignisse bei den Worten stattfanden, an die sich der Patient erinnert, und wie die Verhältnisse der bioelektrischen Abläufe bei den Worten aussahen, die nicht erinnert wurden", beschreibt Professor Christian Elger von der Bonner Neuroklinik.

Es zeigte sich: Eine Region in den Schläfenlappen vor dem Hippocampus, der sogenannte entorhinale Kortex, reagiert als erste und sehr schnell. Das wurde zwar schon länger vermutet, konnte aber bisher nicht belegt werden. Der entorhinale Kortex ist bereits 300 msec nach dem Gedächtnisbildungsreiz aktiviert. Diese Struktur allein reiche aber offenbar noch nicht aus, um einen Gedächtnisinhalt zu binden, so Elger weiter: "Ob ein Wort erinnert wird oder nicht, entscheidet sich erst, wenn der Hippocampus in einer zweiten Stufe aktiviert wird." Das heißt, die Erregung wird in den entorhinalen Kortex geleitet und dort nach einem noch unbekannten Prinzip in "merkenswert" und "nicht merkenswert" sortiert. Das als "merkenswert" Eingestufte wird im nächsten Schritt an den Hippocampus weitergeleitet. "Erst wenn diese Strukturen in einem bestimmten Muster erregt werden, wird das Wort irgendwo im Gehirn abgespeichert", sagt Elger. Der Hippokampus wird in der zweiten Stufe nach etwa 500 msec angeschaltet und arbeitet noch etwa 1000 msec weiter. Analysiert man die bioelektrische Aktivität in den beiden Strukturen, kann vorhergesagt werden, ob ein Ereignis erinnert wird oder nicht. Die Untersuchungen zeigen also, daß innerhalb des mittleren Schläfenlappens die Gedächtnisbildung in Unterprozesse organisiert ist. Deren Miteinbeziehung entscheidet, ob ein Erlebnis später erinnert wird oder in Vergessenheit gerät.

Die Frage ist nun, ob es in diesem Prozess eine festgelegte Reihenfolge gibt. Dann kann man ihn womöglich auch beeinflussen. "Wir hoffen, Störformen zu ganz bestimmten Zellen in Bezug setzen zu können", so Elger. "Dann weiß man: Wenn gewisse Zellen ausgefallen sind, dann fällt auch eine bestimmte Leistung aus." Dann könnten die Forscher herausfinden, welche Überträgersubstanzen durch diese Ausfälle betroffen sind – und sie vielleicht ersetzen.