Der Hippocampus: das Tor zum Gedächtnis

Hippocampus. Ein bekanntes Gefühl: auf einmal hat man einen Blackout und weiß nicht mehr, was man eigentlich sagen wollte. Unser Gehirn ist voller wichtiger Informationen und Daten, die wir über die Jahre dort abspeichern. Ab und zu haben wir so viel Informationen zur Verfügung, dass unser Gehirn einige davon ignoriert oder löscht.

Der Gehirnteil, der für solch wichtige Prozesse wie dem Lernen und Gedächtnis verantwortlich ist, heißt Hippocampus. Ohne diese Gehirnstruktur wäre es unmöglich sich an Dinge zu erinnern und die assoziierten Gefühle der Erinnerungen zu spüren. Im Folgenden wird erklärt, wie er, obwohl er so klein ist, eine so große Rolle für uns spielt.

Hippocampus
Der Hippocampus: eine grundlegende Struktur im Gehirn

Was ist der Hippocampus?

Er verdankt seinen Namen dem Anatom Giulio Cesare Aranzio, der diese Hirnstruktur im 16 Jahrhundert entdeckte, die in ihrer Form einem Seepferdchen ähnlich sieht. Der Name stammt aus dem Griechischen und wird aus dem Wörtern Hippos (Pferd) und Kampos (Seeungeheuer) zusammengesetzt.

Bei seiner Entdeckung wurde dieser Gehirnteil mit dem Geruchssinn assoziiert und man ging davon aus, dass seine Hauptfunktion die Verarbeitung olfaktorischer Reize ist. Diese Annahme wurde bis zum Jahre 1890 verteidigt. In diesem Jahr konnte Vladimir Béjterev zeigen, dass die wahre Funktion des Hippocampus mit dem Gedächtnis und den kognitiven Prozessen zusammenhängt.

Der Hippocampus ist einer der wichtigsten Gehirnteile, weil er sehr weitläufig mit den Funktionsweisen des Gedächtnis und den Emotionen verbunden ist. Es handelt sich um ein kleines Organ welches im Temporallappen zu finden ist, das mit verschieden Teilen des Kortex kommuniziert.

Der Hippocampus  ist erwiesenermaßen die Hauptstruktur des Gedächtnisses.

Es handelt sich um ein kleines längliches und kurviges Organ. Im inneren unseres Gehirns haben wir zwei Hippocampi, einen in jeder Hemisphäre (linken und rechten).

Hippocampus
Aufgrund der großen Ähnlichkeit zum Seepferdchen heißt die Hirnstruktur Hippocampus.

Wo befindet sich der Hippocampus?

Er hat eine gute Lage, in welcher er mit verschiedenen Regionen des Gehirns verbunden ist. Er befindet sich im medialen Temporallappen.

Zusammen mit anderen Gehirnstrukturen, wie der Amygdala und dem Hypothalamus formt er das limbische System, welches die primitiven physiologischen Reaktionen reguliert.

Sie gehören zu den „ältesten, tiefen und primitiven“ Teilen des Gehirns, welche auch als Archicortex bekannt ist und die älteste menschliche Gehirnregion darstellt und vor Millionen von Jahren in unseren Vorfahren erschien, um deren grundlegende Bedürfnisse erfüllen zu können.

Der Hippocampus befindet sich im mittleren Temporallappen
Der Hippocampus befindet sich im mittleren Temporallappen

Wozu dient der Hippocampus?

Zu seinen Hauptfunktionen zählen die Gedächtnisprozesse, die mit der Konsolidierung von Erinnerungen, Lernprozessen und räumlicher Orientierung zusammenhängen. Zentral ist auch die Regulation und Produktion von emotionalen ZuständenWie lernt das Gehirn?

Einige Untersuchungen sehen ebenfalls einen Zusammenhang dieser Hirnstruktur mit der Inhibition von Verhalten, welcher aber noch nicht endgültig bestätigt werden konnte, da diese Befunde relativ neu sind.

Hippocampus und Gedächtnis

Er ist vor allem mit dem emotionalen Gedächtnis und dem deklarativen Gedächtnis verbunden.

Er erlaubt es uns Gesichter zu erkennen, Dinge zu beschreiben und positive oder negative Gefühle mit den Erinnerungen von erlebten Ereignissen in Zusammenhang zu bringen.

Der Hippocampus greift sowohl bei der Bildung von episodischen und autobiografischen Erinnerungen ein. Als Basis dienen die Erfahrungen, die wir erleben. Um all die Informationen über Jahre hinweg abzuspeichern benötigt unser Gehirn „Platz“. Aus diesem Grund überträgt der Hippocampus temporäre Erinnerungen an andere Gehirnbereiche, wo diese im Langzeitgedächtnis abgespeichert werden.

Wenn der Hippocampus beschädigt wird, verliert sich die Fähigkeit zu lernen und Informationen im Gedächtnis zu behalten. Neben der Übertragung der Informationen ins Langzeitgedächtnis, verbindet der Hippocampus die Gedächtnisinhalte mit den positiven oder negativen Bewertungen. Dies geschieht in Abhängigkeit davon ob die Erinnerungen mit guten oder schlechten Erfahrungen assoziiert sind.

Es gibt viele verschiedene Gedächtnisformen: das semantische Gedächtnis, das episodische Gedächtnis, das prozedurale Gedächtnis, das implizite Gedächtnis, das deklarative Gedächtnis… Im Falle des Hippocampus ist er konkret für das deklarativen Gedächtnis (umfasst unsere persönlichen Erfahrungen und Wissen über die Welt) zuständig und verwaltet die Inhalte, die verbal ausgedrückt werden können. Die verschiedenen Gedächtnisformen werden nicht nur vom Hippocampus beherrscht, sondern sind ebenfalls mit anderen Hirnregionen verbunden. Der Hippocampus ist nicht für alle mit Gedächtnisverlust assoziierten Prozesse verantwortlich, umfasst aber einen großen Teil davon.

Hippocampus und Lernen

Diese Gehirnstruktur ermöglicht das Lernen und das Behalten von Information, da es sich um eine der wenigen Gehirnregion handelt, in welcher Neurogenese das gesamte Leben lang stattfindet. Der Hippocampus besitzt die Fähigkeit, neue Neuronen zu produzieren und neue Verbindungen zwischen ihnen herzustellen – das ganze Leben lang.

Damit die neuen Informationen im Gedächtnis gefestigt (konsolidiert) werden können, müssen neue Verbindungen zwischen Neuronen entstehen. Aus diesem Grund spielt diese Gehirnstruktur eine entscheidende Rolle in Lernprozessen.

Kuriosität: Stimmt es, dass der Hippocampus von Taxifahrern in London größer beziehungsweise besser entwickelt ist? Weshalb? Taxifahrer in London müssen für ihre Lizenz eine schwierige Prüfung bestehen, bei der sie 25.000 Straßen und 20.000 Sehenswürdigkeiten auswendig kennen müssen. Im Jahre 2000 führten Maguire et al. eine Studie mit Londoner Taxifahrer durch. Es zeigte sich, dass ihr posteriorer Hippocampus vergrößert war. Dabei war die Größe des Hippocampus direkt proportional zu der Anzahl von Jahren, welche die Teilnehmer bereits als Taxifahrer arbeiteten. Das lässt sich darauf zurückführen, dass der Trainingseffekt, das Lernen und die Erfahrung das Gehirn verändern und modellieren.

Hipocampo Taxistas Londinenses
Lerneffekte im Gehirn, konkreter im Hippocampus von Londoner Taxifahrern. Bild: frontiersin.org

Räumliche Orientierung und der Zusammenhang mit dem Hippocampus

Eine weitere wichtige Funktion, bei welcher diese Hirnstruktur eine Rolle spielt, ist die räumliche Orientierung.

Die räumliche Orientierung hilft uns, unseren Körper in einem dreidimensionalen Raum zu koordinieren. Dadurch können wir uns bewegen und mit der Welt um uns herum in Verbindung treten.

Unterschiedliche Studien mit Nagetieren haben gezeigt, dass der Hippocampus ein Gehirnareal ist, das von lebenswichtiger Bedeutung für die Orientierung und das räumliche Gedächtnis ist. Dank seiner korrekten Funktionsweise sind wir in der Lage uns an verschiedene Orte zu bewegen oder uns in Städten zurecht zu finden, die wir nicht kennen… Allerdings sind die Informationen in Bezug auf Befunde mit Menschen sehr limitiert. Hierzu muss weiter geforscht werden.

Was passiert, wenn sich der Hippocampus verändert?

Eine Läsion des Hippocampus kann zu Problemen führen, neue Gedächtnisinhalte zu generieren. Eine Läsion kann zu einer Amnesie führen, bei der die spezifischen Erinnerungen betroffen sind, jedoch das Erlernen von Fertigkeiten und Kapazitäten intakt bleibt.

Läsionen im Hippocampus können anterograde oder retrograde Amnesien auslösen . Diese beziehen sich auf die Erstellung oder dem Abruf von deklarativen Erinnerungen. Das non-deklarative Gedächtnis bleibt in diesen Fällen entsprechend unbeeinträchtigt und ohne Läsionen. Eine Person mit hippocampalen Schädigungen kann danach also beispielsweise lernen Fahrrad zu fahren, sich aber nicht daran erinnern jemals ein Fahrrad gesehen zu haben. Das bedeutet, Fähigkeiten sind weiterhin erlernbar, die betroffene Person wird sich jedoch nicht an den Prozess des Lernens erinnern können.

Die anterograde Amnesie ist ein Gedächtnisverlust, der sich auf Begebenheiten nach der Läsion bezieht. Es können also keine neuen Erinnerungen generiert werden. Im Gegensatz dazu können bei der retrograden Amnesie Dinge vor der Läsion nicht mehr erinnert werden.

An diesem Punkt stellt sich die Frage, wieso der Hippocampus geschädigt ist, wenn Amnesien auftreten. Das ist einfach: dieser Teil des Gehirns agiert wie eine Eingangstor zu den zerebralen Mustern. Diese speichern einen Teil der Ereignisse, bis diese in den Frontallappen übergehen.  Er spielt eine Schlüsselfunktion bei der Gedächtniskonsolidierung, in dem er die Gedächtnisinhalte von dem Kurzzeitgedächtnis ins Langzeitgedächtnis überträgt. Wenn dieses „Tor“ beschädigt ist und dadurch eine Abspeicherung der Informationen nicht möglich ist, können keine langfristigen Erinnerungen generiert oder abgerufen werden.

Neben dem Verlust der Fähigkeit Dinge zu erinnern, kann es auch passieren, dass es bei Schädigungen des Hippocampus zum Verlust der Fähigkeit kommt, die Emotionen zu verspüren, die mit den Erinnerungen assoziiert sind. Das bedeutet, dass man unfähig ist, die Erinnerungen mit den dazugehörigen Emotionen in Verbindung zu bringen.

Wieso entstehen Schäden im Hippocampus?

Die Großzahl der Veränderungen, die in diesem Hirnareal auftreten können sind Konsequenzen des Älterwerdens und der neurodegenerativen Erkrankungen, Stress, Schlaganfällen, Epilepsie, Aneurysmen, Enzephalitis, Schizophrenie….

Alterungsprozess und Demenzen

Beim Alterungsprozess allgemein und bei Demenzen wie der Alzheimer-Krankheit im speziellen ist der Hippocampus eine der Hirnregionen, die als erste betroffen ist. Neue Erinnerungen zu generieren oder relativ neue biografische Erinnerungen abzurufen ist schwierig, da sich diese Fähigkeit beeinträchtigt sieht. Die Gedächtnisprobleme sind in diesem Fall mit dem Tod der Neuronen im Hippocampus assoziiert. Wie kann man der Demenz entgegenwirken?

Die Mehrheit von uns kennt irgendeine Person, die an einer Form von Demenz leidet oder gelitten hat und bei der es zu Gedächtnisverlust gekommen ist. Dabei ist es interessant, dass die Erinnerungen, die bei diesen Menschen am ehesten erhalten bleiben, jene aus der Kindheit oder der Jugend sind. Wie kann das sein, wenn der Hippocampus beschädigt ist?

Selbst wenn diese Gehirnstruktur stark beschädigt ist (aufgrund von Demenz oder einer anderen Krankheit), sind die Erinnerungen die vorherrschen, die Ältesten und Relevantesten aus dem Leben der Person. Das hängt damit zusammen, dass sich diese Erinnerungen im Laufe der Zeit „unabhängig“ vom Hippocampus gemacht haben. Sie werden Teil anderer Strukturen, die mit dem Langzeitgedächtnis assoziiert sind.

Hippocampus und Stress

Diese Hirnregion ist gegenüber Episoden von Stress sehr empfindlich, da der Stress die Neuronen im Hippocampus inhibiert und verkümmern lässt.

Vielleicht ist es schon einmal aufgefallen: Wenn wir sehr gestresst sind und tausend Dinge zutun haben, verspüren wir Gedächtnisprobleme.

Stress und insbesondere Cortisol (ein Hormon, das bei Stress ausgeschüttet wird) schädigt die Gehirnstrukturen, was zum Tod von Neuronen führen kann. Dieses Phänomen kann auch bei der posttraumatischen Belastungsstörung eine Rolle spielen. In Alltagssituation ist es wichtig zu lernen, die Ruhe zu bewahren und unsere Emotionen zu verwalten, um zu gewährleisten, dass unser Hippocampus stark und leistungsfähig bleibt.

Weiteres…

Wen das Thema interessiert: im Film „Momento“ leidet der Protagonist an einer anterograden Amnesie, gegen die er während des Films ankämpft, um das was ihm widerfährt nicht zu vergessen.

Bei Fragen oder Anregungen kann gerne die Kommentarfunktion genutzt werden.

Übersetzt aus dem Spanischen. Original: Mairena Vázquez, Psychologin bei CogniFit.

This post is also available in: Spanisch Französisch Russisch