PROZEDURALES GEDÄCHTNIS: TYPEN, FUNKTIONSWEISE UND PHYSIOLOGIE - NEUROPSYCHOLOGIE - 2025

Das prozedurale Gedächtnis oder Instrumental speichert Prozeduren, Fähigkeiten oder motorische oder kognitive Fähigkeiten, die es Menschen ermöglichen , mit der Umgebung zu interagieren.

Es ist eine Art unbewusstes Langzeitgedächtnis und spiegelt die Art und Weise wider, Dinge zu tun (motorische Fähigkeiten). Zum Beispiel: schreiben, Fahrrad fahren, Auto fahren, unter anderem ein Instrument spielen.

Speichersysteme werden im Allgemeinen in zwei Typen unterteilt: deklarativer Speicher und nicht deklarativer oder impliziter Speicher. Das erste ist das, was Informationen speichert, die verbal kommuniziert werden können und aus bewusstem Lernen bestehen.

Andererseits ist der zweite Typ eine Erinnerung, die schwer zu verbalisieren oder in Bilder umzuwandeln ist. Darin befindet sich das prozedurale Gedächtnis. Dies wird aktiviert, wenn Sie eine Aufgabe ausführen müssen, und die erlernten Funktionen sind normalerweise Fähigkeiten, die automatisiert sind.

Das Haupthirnsubstrat für das prozedurale Gedächtnis ist das Striatum, die Basalganglien, die prämotorische Kortikalis und das Kleinhirn.

Die Entwicklung des prozeduralen Gedächtnisses erfolgt in größerem Maße in der Kindheit. Und es wird ständig durch tägliche Erfahrungen und Praktiken verändert. Es ist wahr, dass es im Erwachsenenalter schwieriger ist, diese Art von Fähigkeiten zu erwerben als in der Kindheit, da dies zusätzliche Anstrengungen erfordert.

Prozedurales Gedächtniskonzept

Das prozedurale Gedächtnis besteht aus Gewohnheiten, Fähigkeiten und motorischen Fähigkeiten, die das Motorsystem erwirbt und in seine eigenen Schaltkreise integriert. Damit diese Art von Speicher erfasst werden kann, müssen mehrere Trainingsversuche durchgeführt werden, mit denen die Fertigkeit automatisiert werden kann.

Wissen schreitet unbewusst voran und wird ständig durch Erfahrung moduliert. So stellen sie sich zeitlebens auf wiederholtes Üben ein.

In fortgeschritteneren Stadien macht das Üben die kognitiven oder motorischen Fähigkeiten präziser und schneller. Dies wird zur Gewohnheit, zu einem Verhalten, das automatisch ausgeführt wird.

Prozedurale Speichertypen

Es scheint zwei Arten von prozeduralem Gedächtnis zu geben, mit unterschiedlichen Hauptstellen im Gehirn.

Der erste bezieht sich auf den Erwerb von Gewohnheiten und Fähigkeiten. Das heißt, die Fähigkeit, stereotype Verhaltensrepertoires wie Schreiben, Kochen, Klavierspielen zu entwickeln … Diese Art von prozeduralem Gedächtnis handelt von zielgerichteten Verhaltensweisen und ist im gestreiften System des Gehirns untergebracht.

Das zweite ist ein viel einfacheres System. Es bezieht sich auf spezifische sensomotorische Anpassungen, dh das Anpassen unserer Reflexe oder das Entwickeln konditionierter Reflexe.

Hierbei handelt es sich um Körperanpassungen, die die Ausführung feiner und präziser Bewegungen sowie konditionierter Reflexe ermöglichen. Es befindet sich im Kleinhirnsystem.

Wie funktioniert das prozedurale Gedächtnis?

Das prozedurale Gedächtnis beginnt sich früh zu bilden, wenn Sie laufen, sprechen oder essen lernen. Solche Fähigkeiten werden so wiederholt und verwurzelt, dass sie automatisch ausgeführt werden. Es ist nicht notwendig, bewusst darüber nachzudenken, wie solche motorischen Aktivitäten ausgeführt werden sollen.

Es ist schwer zu sagen, wann Sie diese Art von Aktionen gelernt haben. Sie werden in der Regel in der frühen Kindheit erlernt und weiterhin unbewusst durchgeführt.

Der Erwerb dieser Fähigkeiten erfordert eine Schulung, obwohl die Ausbildung nicht immer sicherstellt, dass die Fähigkeit entwickelt wird. Wir können sagen, dass prozedurales Lernen erworben wurde, wenn sich das Verhalten dank des Trainings ändert.

Anscheinend gibt es Strukturen in unserem Gehirn, die das anfängliche Lernen von prozeduralen Erinnerungen, deren spätes Lernen und ihre Automatisierung steuern.

Gehirnsubstrat

Wenn wir eine Gewohnheit lernen, wird ein Bereich unseres Gehirns aktiviert, der als Basalganglien bezeichnet wird. Die Basalganglien sind subkortikale Strukturen, die mehrere Verbindungen zum gesamten Gehirn haben.

Insbesondere ermöglichen sie den Informationsaustausch zwischen Bereichen des unteren Gehirns (wie dem Hirnstamm) und höheren Bereichen (wie dem Kortex).

Diese Struktur scheint eine selektive Rolle beim prozeduralen Lernen von Gewohnheiten und Fähigkeiten zu spielen. Es ist auch an anderen nicht deklarativen Speichersystemen beteiligt, wie beispielsweise der klassischen oder operanten Konditionierung.

Innerhalb der Basalganglien zeichnet sich beim Erwerb von Gewohnheiten eine Region aus, die als gestreifter Kern bezeichnet wird. Es erhält Informationen von den meisten Teilen der Großhirnrinde sowie von anderen Teilen der Basalganglien.

Das Striatum ist in assoziatives Striatum und sensomotorisches Striatum unterteilt. Beide haben unterschiedliche Funktionen beim Lernen und bei der Automatisierung von Fähigkeiten.

Frühstadien des prozeduralen Lernens: assoziatives Striatum

Wenn wir uns in einem frühen Stadium des prozeduralen Lernens befinden, wird das assoziative Striatum aktiviert. Interessanterweise verringert dieser Bereich seine Aktivität, da die Aktivität trainiert und lernt. Wenn wir also fahren lernen, wird das assoziative Striatum aktiviert.

In einer Studie von Miyachi et al. (2002) wurde festgestellt, dass bei vorübergehender Inaktivierung des assoziativen Striatums keine neuen Bewegungsabläufe gelernt werden konnten. Die Probanden konnten jedoch bereits erlernte motorische Muster ausführen.

Späte Stadien des prozeduralen Lernens: sensomotorisches Striatum

In späteren Phasen des prozeduralen Lernens wird eine andere Struktur aktiviert: das sensomotorische Striatum. Dieser Bereich weist ein Aktivitätsmuster auf, das dem assoziativen Striatum entgegengesetzt ist, dh, es wird aktiviert, wenn die Fertigkeit bereits erworben wurde, und ist automatisch.

Auf diese Weise reduziert das assoziative Striatum seine Aktivität, sobald die Fahrfähigkeit ausreichend trainiert wurde und bereits etwas Automatisches ist, während die Aktivierung des sensomotorischen Striatums zunimmt.

Weiterhin wurde festgestellt, dass eine vorübergehende Blockierung des sensomotorischen Striatums die Ausführung der gelernten Sequenzen verhindert. Obwohl es das Erlernen neuer Fähigkeiten nicht unterbricht.

Es scheint jedoch noch einen Schritt zu geben. Es wurde beobachtet, dass, wenn eine Aufgabe bereits sehr gut gelernt und automatisiert ist, auch die Neuronen des sensomotorischen Striatums nicht mehr reagieren.

Hirnrinde und prozedurales Gedächtnis

Was passiert dann? Anscheinend wird, wenn ein Verhalten sehr gut gelernt ist, die Großhirnrinde (Cortex) meistens aktiviert. Insbesondere die motorischen und prämotorischen Bereiche.

Dies scheint jedoch auch davon abzuhängen, wie komplex der Lernablauf ist. Wenn also die Bewegungen einfach sind, wird der Kortex überwiegend aktiviert.

Wenn andererseits die Sequenz sehr komplex ist, werden einige Neuronen des sensomotorischen Striatums weiterhin aktiviert. Neben der Aktivierung der motorischen und prämotorischen Regionen der Großhirnrinde als Unterstützung.

Andererseits wurde gezeigt, dass die Aktivität der Gehirnbereiche, die die Aufmerksamkeit (präfrontal und parietal) steuern, abnimmt, wenn wir hochautomatisierte Aufgaben ausführen. Während, wie erwähnt, die Aktivität im motorischen und prämotorischen Bereich zunimmt.

Kleinhirn und prozedurales Gedächtnis

Kleinhirn (blau)

Das Kleinhirn scheint auch am prozeduralen Gedächtnis beteiligt zu sein. Insbesondere nimmt es teil, indem es die erlernten Bewegungen verfeinert und präzisiert. Das heißt, es gibt uns mehr Beweglichkeit bei der Ausführung unserer motorischen Fähigkeiten.

Darüber hinaus hilft es, neue motorische Fähigkeiten zu erlernen und diese durch die Purkinje-Zellen zu festigen.

Limbisches System und prozedurales Gedächtnis

Wie in anderen Speichersystemen spielt das limbische System eine wichtige Rolle beim prozeduralen Lernen. Dies liegt daran, dass es sich um Motivations- und Emotionsprozesse handelt.

Wenn wir motiviert oder interessiert sind, eine Aufgabe zu lernen, lernen wir sie aus diesem Grund leichter und sie bleibt länger in unserer Erinnerung.

Physiologische Mechanismen

Es hat sich gezeigt, dass sich die Verbindungen und Strukturen der beteiligten Neuronen ändern, wenn wir lernen.

Auf diese Weise beginnen die erlernten Fähigkeiten durch eine Reihe von Prozessen, Teil des Langzeitgedächtnisses zu werden, was sich in einer Reorganisation neuronaler Schaltkreise widerspiegelt.

Bestimmte Synapsen (Verbindungen zwischen Neuronen) werden gestärkt und andere geschwächt, während sich die Größe der dendritischen Stacheln von Neuronen ändert und sich verlängert.

Andererseits ist das Vorhandensein von Dopamin für das prozedurale Gedächtnis wesentlich. Dopamin ist ein Neurotransmitter im Nervensystem, der mehrere Funktionen hat, einschließlich zunehmender Motivation und Belohnungsgefühlen. Neben Bewegung und natürlich Lernen.

Es erleichtert hauptsächlich das Lernen, das dank Belohnungen stattfindet, zum Beispiel das Lernen, einen bestimmten Knopf zu drücken, um Essen zu bekommen.

Auswertung

Es gibt verschiedene Tests, mit denen die prozedurale Gedächtniskapazität beim Menschen bewertet werden kann. Studien verwenden häufig solche Tests, um die Leistung zwischen Patienten mit Gedächtnisproblemen und gesunden Menschen zu vergleichen.

Die am häufigsten verwendeten Aufgaben zur Bewertung des prozeduralen Gedächtnisses sind:

Probabilistische Wettervorhersageaufgabe

In dieser Aufgabe wird das prozedurale kognitive Lernen gemessen. Dem Teilnehmer werden vier verschiedene Kartentypen präsentiert, auf denen verschiedene geometrische Figuren erscheinen. Jede Karte repräsentiert eine bestimmte Wahrscheinlichkeit, dass es regnen oder scheinen wird.

Im nächsten Schritt werden dem Probanden drei gruppierte Karten präsentiert. Dies muss herausfinden, ob es zusammengenommen wahrscheinlicher ist, dass es sonnig oder regnerisch ist.

Nach Ihrer Antwort teilt Ihnen der Prüfer mit, ob die Antwort richtig war oder nicht. Daher lernt der Teilnehmer an jedem Versuch allmählich zu identifizieren, welche Karten mit einer höheren Wahrscheinlichkeit von Sonne oder Regen verbunden sind.

Patienten mit Basalganglienanomalien, wie z. B. Patienten mit Parkinson-Krankheit, lernen diese Aufgabe nicht allmählich, obwohl ihr explizites Gedächtnis intakt ist.

Sequentieller Reaktionszeittest

Diese Aufgabe bewertet das Lernen von Sequenzen. Darin werden visuelle Reize auf einem Bildschirm dargestellt, normalerweise Buchstaben (ABCD…). Der Teilnehmer wird angewiesen, sich die Position eines von ihnen anzusehen (z. B. B).

Der Teilnehmer muss so schnell wie möglich eine der vier Tasten drücken, je nachdem, wo sich der Zielreiz befindet. Der linke Mittel- und Zeigefinger sowie der rechte Zeige- und Mittelfinger werden verwendet.

Anfangs sind die Positionen zufällig, aber in der nächsten Phase folgen sie einem bestimmten Muster. Zum Beispiel: DBCACBDCBA… Nach mehreren Versuchen sollte der Patient die erforderlichen Bewegungen lernen und automatisieren.

Rotierende Verfolgungsjagd

Diese Aufgabe wird mit einem speziellen Gerät ausgeführt, das eine rotierende Platte aufweist. In einem Teil der Platte befindet sich eine Metallspitze. Der Teilnehmer muss so lange wie möglich eine Stange in die Metallspitze legen, ohne zu vergessen, dass die Platte kreisförmige Bewegungen ausführt, die befolgt werden müssen.

Spiegeltest

Bei dieser Aufgabe ist eine gute Hand-Auge-Koordination erforderlich. Beurteilt die Fähigkeit, eine bestimmte motorische Fähigkeit zu erlernen, z. B. das Zeichnen des Umrisses eines Sterns. Für diese Aufgabe kann der Teilnehmer jedoch nur die Reflexion des Bildes sehen, das er in einem Spiegel zeichnet.

Anfangs sind Fehler häufig, aber nach mehreren Wiederholungen werden Bewegungen durch Beobachten der Hand selbst und der Zeichnung im Spiegel gesteuert. Bei gesunden Patienten werden immer weniger Fehler gemacht.

Schlaf und prozedurales Gedächtnis

Es wurde weithin gezeigt, dass das prozedurale Gedächtnis durch einen Offline-Prozess konsolidiert wird. Das heißt, wir fixieren unsere instrumentellen Erinnerungen in Ruhephasen zwischen dem Motortraining, insbesondere im Schlaf.

Somit wurde beobachtet, dass sich die motorischen Aufgaben deutlich zu verbessern scheinen, wenn sie nach einem Ruheintervall bewertet werden.

Dies geschieht mit jeder Art von Speicher. Nach einer gewissen Übungszeit hat es sich als vorteilhaft erwiesen, sich auszuruhen, damit das Gelernte greift. Diese Effekte werden verstärkt, indem Sie sich unmittelbar nach der Trainingsphase ausruhen.

Prozedurales Gedächtnis und Bewusstsein

Das prozedurale Gedächtnis hat komplexe Beziehungen zum Bewusstsein. Wir bezeichnen diese Art von Erinnerung traditionell als eine unbewusste Erinnerung, die keine Anstrengung erfordert.

Experimentelle Studien haben jedoch gezeigt, dass die neuronale Aktivierung erfolgt, bevor eine bewusste Planung der auszuführenden Bewegung erfolgt.

Das heißt, der bewusste Wunsch, eine Bewegung auszuführen, ist tatsächlich eine "Illusion". Laut verschiedenen Studien kann sich das „Bewusstsein“ unserer automatischen Bewegungen manchmal negativ auf die Ausführung der Aufgabe auswirken.

Auf diese Weise verschlechtern wir manchmal die Leistung und machen mehr Fehler, wenn wir uns unserer Bewegungsabläufe bewusst werden. Aus diesem Grund betonen viele Autoren vor allem, dass das prozedurale Gedächtnis, wenn es bereits gut etabliert ist, keine Aufmerksamkeit oder Überwachung der Handlungen selbst erfordert, um sie gut zu machen.

Störungen, die das prozedurale Gedächtnis beeinflussen

Es gibt eine Reihe von kortikalen und subkortikalen Strukturen, die in verschiedene Funktionen des prozeduralen Gedächtnisses eingreifen. Eine selektive Läsion von einer von ihnen führt zu verschiedenen Störungen der motorischen Funktionen, wie Lähmungen, Apraxie, Ataxie, Zittern, choreischen Bewegungen oder Dystonien.

Basalganglien

Viele Studien haben die Pathologien analysiert, die das Gedächtnis beeinflussen, um die Arten der vorhandenen Erinnerungen und ihre Funktionsweise zu kennen.

In diesem Fall wurden die möglichen Konsequenzen einer Fehlfunktion der Basalganglien oder anderer Strukturen für das Lernen und Ausführen von Aufgaben untersucht.

Zu diesem Zweck werden in den verschiedenen Studien verschiedene Bewertungstests verwendet, um gesunde Menschen und andere mit einer gewissen Beeinträchtigung des prozeduralen Gedächtnisses zu vergleichen. Oder Patienten mit prozeduralen Gedächtnisstörungen und andere Patienten mit Störungen in einer anderen Art von Gedächtnis.

Beispielsweise besteht bei der Parkinson-Krankheit ein Dopamin-Defizit im Striatum, und es wurden Abnormalitäten bei der Ausführung bestimmter Gedächtnisaufgaben beobachtet. Probleme können auch bei der Huntington-Krankheit auftreten, bei der die Verbindungen zwischen den Basalganglien und der Großhirnrinde beschädigt sind.

Schwierigkeiten treten auch bei Patienten mit Hirnschäden an einigen der beteiligten Hirnstrukturen auf (z. B. die durch einen Schlaganfall hervorgerufenen).

Die genaue Rolle der Basalganglien beim Bewegungslernen ist heute jedoch etwas umstritten.

Es wurde festgestellt, dass während des motorischen Lernens bestimmte Gehirnbereiche bei gesunden Teilnehmern aktiviert werden. Einige von ihnen waren der dorsolaterale präfrontale Kortex, der ergänzende motorische Bereich, der vordere cinguläre Kortex … sowie die Basalganglien.

Bei Parkinson-Patienten wurden jedoch andere Bereiche aktiviert (z. B. das Kleinhirn). Zusätzlich waren das Striatum und die Basalganglien inaktiv. Es scheint, dass die Kompensation über das Cortico-Kleinhirn-System erfolgt, da der Cortico-Striatal-Weg beschädigt ist.

Bei Patienten mit dieser Krankheit und mit Huntington wurde auch eine stärkere Aktivierung des Hippocampus und der Thalamus-Kortikalis-Wege beobachtet.

In einer anderen Studie bewerteten sie Patienten, die einen Schlaganfall erlitten hatten, der die Basalganglien betraf, und verglichen sie mit gesunden Teilnehmern.

Sie fanden heraus, dass betroffene Patienten motorische Sequenzen langsamer lernen, länger brauchen, um Antworten zu geben, und dass die Antworten weniger genau sind als die von gesunden Teilnehmern.

Anscheinend erklären die Autoren, dass diese Personen Probleme haben, die motorische Sequenz in organisierte und koordinierte Elemente zu unterteilen. Daher sind ihre Antworten unorganisiert und es dauert länger, sie auszuarbeiten.

Verweise

1. Ashby, FG, Turner, BO & Horvitz, JC (2010). Kortikale und basale Ganglien tragen zum Lernen und zur Automatisierung von Gewohnheiten bei. Trends in den kognitiven Wissenschaften, 14 (5), 208-215.
2. Boyd LA, Edwards JD, Siengsukon CS, Vidoni ED, Wessel BD, Linsdell MA (2009). Das motorisch sequenzierte Chunking wird durch einen Basalganglienschlag beeinträchtigt. Neurobiologie des Lernens und des Gedächtnisses, 35-44.
3. Carrillo-Mora, P. (2010). Speichersysteme: historische Überprüfung, Klassifizierung und aktuelle Konzepte. Erster Teil: Geschichte, Taxonomie des Gedächtnisses, Langzeitgedächtnissysteme: semantisches Gedächtnis. Mental Health, 33 (1), 85 & ndash; 93.
4. DECLARATIVE (EXPLICIT) & PROCEDURAL (IMPLICIT) MEMORY. (2010). Aus dem menschlichen Gedächtnis abgerufen: human-memory.net.
5. Diekelmann, S. & Born, J. (2010). Die Gedächtnisfunktion des Schlafes. Nature Reviews Neuroscience, 11 (2), 114-126.
6. Eichenbaum, H. (2003). Kognitive Neurowissenschaften des Gedächtnisses. Barcelona: Ariel.
7. Marrón, EM & Morales, JAP (2012). Grundlagen des Lernens und der Sprache (Vol. 247). Editorial Uoc.
8. Miyachi, S. et al. (2002) Differenzielle Aktivierung von Affen-Striatal-Neuronen im frühen und späten Stadium des prozeduralen Lernens. Exp. Brain Res. 146, 122–126.
9. Verfahrensgedächtnis. (sf). Abgerufen am 12. Januar 2017 von Wikipedia.