Die neurowissenschaftlichen Grundlagen und der Zeitverlauf des menschlichen Gedächtnisses[1]

Zusammenfassung

Im Gedächtnis werden die Informationen gespeichert, die der Organismus zur Erhaltung und Entwicklung seiner Existenz benötigt und auf deren Grundlage er im Prozess des Lernens die Voraussetzungen für die Planung und Ausführung zielstrebiger zweckmäßiger Handlungen bildet. Die Speicherung erfolgt in variabler Weise im diffusen neuronalen Netzwerk des Gehirns entweder als Kurzzeitgedächtnis, in dem die Informationen nur maximal 30 ms erhalten bleiben, oder durch biochemische Veränderungen an den Nervenzellmembranen als Langzeitgedächtnis und stehen dann lange Zeit zur Verfügung. Die Kurzzeit- und Langzeitspeicherung erfolgen in unterschiedlichen Hirnarealen.

Der zeitliche Verlauf der Informationsverarbeitung im Gehirn unterliegt besonderen biologischen Gesetzmäßigkeiten, die von den selbstorganisierenden funktionellen Systemen im neuronalen Netzwerk unseres Gehirns abhängig sind. So lässt sich nachweisen, dass alle von unseren Sinnesorganen einlaufenden Informationen in unserem Gehirn innerhalb von 30 ms verarbeitet werden, während die bewusste Gegenwart nicht länger als 3 s dauert. Unser Gehirn arbeitet also im Rahmen von zwei Zeitfenstern: einem für die Aufnahme und Speicherung neu eingehender Informationen und einem für die bewusste Wahrnehmung der Gegenwart. Nach etwa 3 Sekunden werden die erlebten Ereignisse als Vergangenheit gespeichert. Der Übergang von der Gegenwart in die Zukunft aber ist völlig ungewiss und wird in das subjektive Zeitmuster des Menschen erst aufgenommen, wenn die Ereignisse in das bewusste 3-Sekunden-Zeitfenster der Gegenwart eingehen. Die bewusste Aufmerksamkeit spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Abstract

In the human memory all information is stored, which the organism needs to preserve and to develop his existence. This is the basis, on which he by the learning process organizes and performs his purposeful appropriate actions. The storage occurs variably within the diffuse neuronal network of the brain in two forms: either as short-term memory, in which the information is only present for maximal 30 msec, or by biochemical changes at the membranes of the nerve cells as long-time memory, in which case they are available for a long time. The both types of memory are organized by different brain structures. The storage in the long-time memory is functionally organized by the phylogenetically old structures of the limbic system with the hippocampus and the amygdala.

In the memory procedure of the human beings the biological time plays a leading role. The biological time may be measured by physical methods. But the principal rules of the biological time are not a continuous flowing. Especially in human beings with their subjective conceptions we can observe, that all from our sensory organs incoming information is worked up in a time of about 30 msec and that the conscious present time (the presence) lasts no more than 3 sec. This is the permanent transition time from the past events which are stored in our memory to the future events the appearance and content of which is completely uncertain. The cause of this updating lies in the continuous self-organizing activity of the neural network in our brain. This network is continuously working with the existing inside information, but it only picks up new external information with time intervals up to 3 seconds. This means, that during decision processes the brain does not work continuously, but in a temporal tact, in successive steps. The content of these time quanta depends on the behavioral situation of the subject and external influences. This time mechanism of the brain is the prerequisite for the fact, that we can execute our motions in a regular rate, this means we can speak, go or play music in steady rhythms. In this connection the conscious attention plays an important role.

Schlüsselwörter

Gedächtnis, Plastizität und Dauer - physikalische und biologische Zeit - Zeitquant

Keywords

Memory, plasticity and duration - physical and biological time - time quantum

1 Vortrag auf dem 14. Internationalen und Interdisziplinären Marianne-Frostig-Kongress in Würzburg, 17.-18.11.2000

Literatur

• 1 Pickenhain L. Basale Stimulation. Neurowissenschaftliche Grundlagen. Düsseldorf; Verlag Selbstbestimmtes Leben 1998
• 2 Roth G. Das Gehirn und seine Wirklichkeit. Frankfurt/Main; Suhrkamp 1997
• 3 Shors T J, Miesegaes G, Beylin A, Zhao M, Rydel T, Gould E. Neurogenesis in the adult is involved in the formation of trace memories.  Nature. 2001;  410 372-376
• 4 Pöppel E. Zeitlose Zeiten: Das Gehirn als paradoxe Zeitmaschine. In: Meier H, Ploog D (Hrsg) Der Mensch und sein Gehirn. München; Piper 1997: 67-97
• 5 von Steinbüchel N, Wittmann M, Pöppel E. Timing in perceptual and motor tasks after disturbances of the brain. In: Pastor MA, Artieda J (Eds) Time, Internal Clocks, and Movement. Amsterdam Elsevier 1996: 281-304
• 6 Pöppel E. Grenzen des Bewußtseins. Stuttgart; Deutsche Verlagsanstalt 1985
• 7 Pöppel E. Temporal mechanisms in perception.  International Review of Neurobiology. 1994;  37 185-202
• 8 Elbert T h, Ulrich R, Rockstroh B, Lutzenberger W. The processing of temporal intervals reflected by CNV-like potentials.  Psychophysiology. 1991;  28 648-655
• 9 Schleidt M, Eibl-Eibesfeldt I, Pöppel E. A universal constant in temporal segmentation of human short-term behaviour.  Naturwissenschaften. 1987;  74 289-290

1 Vortrag auf dem 14. Internationalen und Interdisziplinären Marianne-Frostig-Kongress in Würzburg, 17.-18.11.2000