LANGZEITGEDÄCHTNIS: TYPEN, NEURONALE GRUNDLAGEN UND STÖRUNGEN - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Das Langzeitgedächtnis ist ein Speicher, der sehr langlebig und scheinbar grenzenlos ist. Ein Langzeitgedächtnis kann mehrere Stunden bis mehrere Jahre dauern. Was die physiologische Ebene betrifft, so bringt diese Art von Gedächtnis einen Prozess physikalischer Veränderungen in den Strukturen und Verbindungen von Neuronen mit sich, den Zellen unseres Gehirns.

Erinnerungen, die in das Kurzzeitgedächtnis gelangen, können durch einen Prozess namens "Konsolidierung" in Langzeitgedächtnisse umgewandelt werden. Wiederholung, sinnvolle Assoziationen und Emotionen greifen ein.

Abhängig von diesen Faktoren können die Erinnerungen stärker (Ihr Geburtsdatum) oder schwächer oder schwer abrufbar sein (ein Konzept, das Sie vor Jahren in der Schule gelernt haben).

Das Kurzzeitgedächtnis ist im Allgemeinen akustischer und visueller. Im Langzeitgedächtnis werden Informationen vor allem visuell und semantisch codiert (eher mit Assoziationen und Bedeutungen verbunden).

Wie entsteht das Langzeitgedächtnis?

Der Prozess des Langzeitgedächtnisses, bei dem Veränderungen in den Strukturen und Verbindungen von Neuronen auftreten, wird als Langzeitpotenzierung (PLP) bezeichnet. Dies impliziert, dass, wenn wir etwas lernen, neue neuronale Schaltkreise erzeugt, modifiziert, gestärkt oder geschwächt werden.

Mit anderen Worten, es gibt eine neuronale Reorganisation, die es uns ermöglicht, neues Wissen in unserem Gehirn zu speichern. Auf diese Weise verändert sich unser Gehirn ständig.

Hippocampus

Der Hippocampus ist die Gehirnstruktur, in der Informationen vorübergehend gespeichert werden, und dient dazu, Erinnerungen von der Kurzzeit- zur Langzeitspeicherung zu konsolidieren. Es wird angenommen, dass es für einen Zeitraum von mehr als 3 Monaten nach dem ersten Lernen an der Modulation neuronaler Verbindungen teilnehmen kann.

Der Hippocampus hat Verbindungen zu mehreren Bereichen des Gehirns. Es scheint, dass dieser Teil des Gehirns, damit die Erinnerungen in unserem Gehirn fixiert werden, die Informationen an kortikale Bereiche überträgt, in denen sie dauerhaft gespeichert werden.

Wenn diese Gehirnstrukturen in irgendeiner Weise beschädigt würden, würde offensichtlich irgendeine Form des Langzeitgedächtnisses beeinträchtigt. Dies ist, was bei Patienten mit Amnesie passiert. Zusätzlich wären abhängig von dem Bereich des geschädigten Gehirns einige Arten von Gedächtnis oder Erinnerungen betroffen, andere jedoch nicht.

Wenn wir dagegen etwas vergessen, werden die für dieses Wissen verantwortlichen synaptischen Verbindungen schwächer. Es kann jedoch auch vorkommen, dass ein neues neuronales Netzwerk aktiviert wird, das das vorherige überlappt und Störungen verursacht.

Daher gibt es eine Debatte darüber, ob wir Informationen dauerhaft in unserem Gedächtnis löschen oder nicht. Es kann sein, dass die gespeicherten Daten niemals vollständig aus unserem Langzeitgedächtnis gelöscht werden, sondern schwieriger abzurufen sind.

Neuronale Basen

Damit Informationen das Langzeitgedächtnis erreichen, müssen eine Reihe von neurochemischen oder morphologischen Veränderungen im Gehirn stattfinden. Es wurde festgestellt, dass Speicher über mehrere Synapsen (Verbindungen zwischen Neuronen) gespeichert ist. Wenn wir etwas lernen, werden bestimmte Synapsen stärker.

Wenn wir es andererseits vergessen, werden sie schwach. Daher verändert sich unser Gehirn ständig, erhält neue Informationen und verwirft, was nicht nützlich ist. Diese Synapsengewinne oder -verluste beeinflussen unser Verhalten.

Diese Konnektivität wird dank der Mechanismen der synaptischen Bildung, Stabilisierung und Eliminierung während des gesamten Lebens umgestaltet. Kurz gesagt, es gibt strukturelle Reorganisationen in neuronalen Verbindungen.

In Untersuchungen mit Patienten mit Amnesie wurde gezeigt, dass das Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis in verschiedenen Geschäften mit unterschiedlichen neuronalen Substraten gefunden wurde.

Langzeitpotenzierung

Wie festgestellt wurde, kommt es im Lernkontext zu einer erhöhten Freisetzung von Glutamat. Dies führt zur Aktivierung bestimmter Rezeptorfamilien, was wiederum den Eintritt von Kalzium in die beteiligten Nervenzellen bewirkt. Calcium dringt hauptsächlich durch einen Rezeptor namens NMDA ein.

Sobald sich in der Zelle so viel Kalzium ansammelt, dass es die Schwelle überschreitet, wird eine sogenannte "Langzeitpotenzierung" ausgelöst. Dies bedeutet, dass nachhaltigeres Lernen stattfindet.

Diese Calciumspiegel bewirken die Aktivierung verschiedener Kinasen: Proteinkinase C (PKC), Calmodulinkinase (CaMKII), Mitogen-aktivierte Kinasen (MAPK) und Fin-Tyrosinkinase.

Jeder von ihnen hat unterschiedliche Funktionen und löst Phosphorylierungsmechanismen aus. Beispielsweise trägt Calmodulinkinase (CaMKII) zur Insertion neuer AMPA-Rezeptoren in die postsynaptische Membran bei. Dies führt zu einer größeren Stärke und Stabilität der Synapsen, wodurch das Lernen aufrechterhalten wird.

CaMKII verursacht auch Veränderungen im Zytoskelett von Neuronen, die das aktive beeinflussen. Dies führt zu einer Vergrößerung der dendritischen Wirbelsäule, die mit einer stabileren und dauerhafteren Synapse verbunden ist.

Andererseits stellt Proteinkinase C (PKC) Vereinigungsbrücken zwischen präsynaptischen und postsynaptischen Zellen (Cadherin-N) her und stellt eine stabilere Verbindung her.

Darüber hinaus werden Gene der frühen Expression, die an der Proteinsynthese beteiligt sind, beteiligt sein. Der MAPK-Weg (Mitogen-aktivierte Kinasen) reguliert die Gentranskription. Dies würde zu neuen neuronalen Verbindungen führen.

Während das Kurzzeitgedächtnis die Modifikation vorhandener Proteine ​​und Änderungen der Stärke bereits vorhandener Synapsen umfasst, erfordert das Langzeitgedächtnis die Synthese neuer Proteine ​​und das Wachstum neuer Verbindungen.

Dank der PKA-, MAPK-, CREB-1- und CREB-2-Pfade wird das Kurzzeitgedächtnis zum Langzeitgedächtnis. Dies spiegelt sich in Veränderungen der Größe und Form der dendritischen Stacheln wider. Sowie eine Vergrößerung des Endknopfes des Neurons.

Traditionell wurde angenommen, dass diese Lernmechanismen nur im Hippocampus auftreten. Bei Säugetieren wurde jedoch gezeigt, dass eine langfristige Potenzierung in zahlreichen Regionen wie dem Kleinhirn, dem Thalamus oder dem Neokortex auftreten kann.

Es wurde auch festgestellt, dass es Orte gibt, an denen es kaum NMDA-Rezeptoren gibt, und dennoch tritt eine langfristige Potenzierung auf.

Langzeitdepression

So wie Erinnerungen hergestellt werden können, können auch andere Informationen, die nicht verarbeitet werden, „vergessen“ werden. Dieser Prozess wird als "Langzeitdepression" (DLP) bezeichnet.

Es dient zur Vermeidung von Sättigung und tritt auf, wenn im präsynaptischen Neuron Aktivität vorliegt, nicht jedoch im postsynaptischen oder umgekehrt. Oder wenn die Aktivierung sehr gering ist. Auf diese Weise werden die oben genannten strukturellen Veränderungen allmählich rückgängig gemacht.

Langzeitgedächtnistypen

Es gibt zwei Arten des Langzeitgedächtnisses: das explizite oder deklarative und das implizite oder nicht deklarative.

Deklaratives oder explizites Gedächtnis

Das deklarative Gedächtnis umfasst alles Wissen, das bewusst hervorgerufen werden kann; es kann leicht verbalisiert oder an eine andere Person übertragen werden. In unserem Gehirn scheint sich der Speicher im medialen Temporallappen zu befinden.

Innerhalb dieses Subtyps des Gedächtnisses befinden sich das semantische Gedächtnis und das episodische Gedächtnis. Das semantische Gedächtnis bezieht sich auf die Bedeutung von Wörtern, die Funktionen von Objekten und anderes Wissen über die Umwelt.

Das episodische Gedächtnis hingegen speichert die Erfahrungen, Erfahrungen und wichtigen oder emotional relevanten Ereignisse unseres Lebens. Deshalb wird es auch als autobiografisches Gedächtnis bezeichnet.

Nicht deklaratives oder implizites Gedächtnis

Diese Art von Erinnerung wird, wie Sie ableiten können, unbewusst und ohne geistige Anstrengung hervorgerufen. Es enthält Informationen, die nicht leicht zu verbalisieren sind und unbewusst und sogar unfreiwillig gelernt werden können.

Innerhalb dieser Kategorie befindet sich das prozedurale oder instrumentelle Gedächtnis, das das Gedächtnis von Fähigkeiten und Gewohnheiten beinhaltet. Einige Beispiele wären ein Instrument spielen, Fahrrad fahren, fahren oder etwas kochen. Es sind Aktivitäten, die viel geübt wurden und daher automatisiert sind.

Der Teil unseres Gehirns, der für die Speicherung dieser Fähigkeiten verantwortlich ist, ist der gestreifte Kern. Neben den Basalganglien und dem Kleinhirn.

Das nicht deklarative Gedächtnis umfasst auch das Lernen durch Assoziation (z. B. das Verknüpfen einer bestimmten Melodie mit einem Ort oder das Verknüpfen eines Krankenhauses mit unangenehmen Empfindungen).

Dies sind klassische Konditionierungen und operative Konditionierungen. Das erste führt dazu, dass zwei Ereignisse, die mehrmals gemeinsam oder zufällig aufgetreten sind, miteinander verbunden werden.

Während die zweite beinhaltet zu lernen, dass bestimmte Verhaltensweisen positive Konsequenzen haben (und daher wiederholt werden) und dass andere Verhaltensweisen negative Konsequenzen haben (und ihre Leistung vermieden wird).

Reaktionen mit emotionalen Komponenten werden in einem Bereich des Gehirns gespeichert, der als Tonsillenkern bezeichnet wird. Stattdessen befinden sich Reaktionen, die die Skelettmuskulatur betreffen, im Kleinhirn.

Nicht assoziatives Lernen wie Gewöhnung und Sensibilisierung wird ebenfalls im impliziten Gedächtnis in den Reflexpfaden gespeichert.

Langzeitgedächtnis und Schlaf

In mehreren Studien wurde gezeigt, dass eine angemessene Ruhezeit unerlässlich ist, um Erinnerungen stabil zu speichern.

Es scheint, dass unser Körper die Schlafphase nutzt, um neue Erinnerungen zu reparieren, da es keine Störungen durch die äußere Umgebung gibt, die den Prozess behindern. Im Wachzustand verschlüsseln und rufen wir bereits gespeicherte Informationen ab, während wir im Schlaf das festigen, was wir tagsüber gelernt haben.

Um dies zu ermöglichen, wurde beobachtet, dass während des Schlafes Reaktivierungen in demselben neuronalen Netzwerk auftreten, das während des Lernens aktiviert wurde. Das heißt, eine langfristige Potenzierung (oder eine langfristige Depression) kann induziert werden, während wir schlafen.

Interessanterweise haben Studien gezeigt, dass das Schlafen nach einer Lehre positive Auswirkungen auf das Gedächtnis hat. Ob während eines 8-stündigen Schlafes, eines 1- oder 2-stündigen Nickerchens und sogar eines 6-minütigen Schlafes.

Je kürzer die Zeit zwischen Lernphase und Schlaf ist, desto mehr Vorteile bietet die Speicherung des Langzeitgedächtnisses.

Störungen des Langzeitgedächtnisses

Es gibt Bedingungen, unter denen das Langzeitgedächtnis beeinträchtigt werden kann. Zum Beispiel in Situationen, in denen wir müde sind, wenn wir nicht richtig schlafen oder wenn wir stressige Zeiten durchmachen.

Das Langzeitgedächtnis verschlechtert sich mit zunehmendem Alter auch allmählich.

Andererseits sind die pathologischen Zustände, die am meisten mit Gedächtnisproblemen verbunden sind, erworbene Hirnschäden und neurodegenerative Störungen wie die Alzheimer-Krankheit.

Offensichtlich würde jede Schädigung, die in Strukturen auftritt, die die Bildung des Gedächtnisses unterstützen oder daran beteiligt sind (wie die Temporallappen, der Hippocampus, die Amygdala usw.), Folgen in unserem Langzeitgedächtnisspeicher haben.

Es kann Probleme geben, sich bereits gespeicherte Informationen zu merken (retrograde Amnesie) und neue Erinnerungen zu speichern (anterograde Amnesie).

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