Über die Organisation des Gedächtnisses: ein neurobiologisches Modell zum Verständnis der unbewussten Erinnerung

Zusammenfassung: Gedächtnis und Erinnerung umfassen viele Funktionsstufen, von molekularen Prozessen im Zellkern von Nervenzellen bis hin zu komplexen Netzwerkarchitekturen. Diese Funktionsstufen werden jedoch oft vermengt. Hier wird ein Modell präsentiert, das sowohl die zellulären Komponenten als auch die Netzwerkebenen umfasst. Man kann annehmen, dass bei neuen Erlebnissen und ihrer Speicherung viele Gebiete der Gehirnrinde simultan aktiviert werden. Diese komplexen Erregungsmuster werden aber schrittweise in den assoziativen Gehirnregionen reduziert, ähnlich wie ein komplexes digitales Bild durch Algorithmen auf das Wesentliche reduziert wird – Beispiele sind die Programm-Ikonen auf dem Computerbildschirm. Erinnerungen sind partiell wiederhergestellte Erregungsmuster, die zentral aus einfachen gespeicherten Mustern generiert werden und an den Knotenpunkten der zerebralen Netzwerke durch dort gespeicherte lokale Informationen verfeinert werden. Im Grosshirn von Säugetieren übernimmt der Hippocampus die Funktion der Codierung und Decodierung. Dessen Erregungsmuster wird aber auch entscheidend durch subkortikale Gebiete mit geprägt, zuvorderst olfaktorische Kerngebiete. Damit werden das basale Grosshirn und das Zwischenhirn zum Träger der letzten Reduktionsstufe, und die Aktivierung dieser Abschnitte generiert eine primitiv-abstrakte Erinnerung, die im Grosshirn schrittweise verfeinert wird. Dieser Wiederherstellungsprozess ist allerdings anfällig auf Fehler in der Netzwerkstruktur und kann grosse Erinnerungslücken aufweisen, andererseits können Gerüche sehr alte kindliche Erinnerungsmuster wecken. Dieses Konzept erlaubt sowohl psychotherapeutische Modifikationen von Erinnerungen als auch mechanistische Eingriffe. Schlüsselwörter: Kortex, Hippocampus, Bildverarbeitung, Synapsen, epigenetische Tags, limbisches System, assoziativer Thalamus, subkortikales Gedächtnis, kortikale Verarbeitungshierarchie, Gedächtniskonsolidierung, Gedächtnisabruf, posttraumatische Stressreaktionen, visual priming.

Summary: Memory and recall encompass many levels of functioning, from molecular processes in nerve cell nuclei, right to complex network architecture. These functional levels are often mixed. A model is presented here that covers both the cellular components as well as the network levels. One can accept that with new experiences and their storage, many areas of the brain cortex are simultaneously activated. These complex arousal patterns are reduced stepwise in the associative region of the brain, similar to a complex digital image that is significantly reduced through algorithms – examples are the program icons on a computer screen. Memories are partially reconstituted arousal patterns that are essentially generated from simple stored patterns and refined with locally saved information at intersections of the cerebral network. Keywords: cortex – hippocampus – image processing – synapses – epigenetic tags – limbic system – associative thalamus – subcortical memory – cortical processing hierarchy – memory consolidation – memory recall – post traumatic stress reaction – visual priming

Mots clés: cortex, hippocampe, traitement d‘image, synapses, balises épigénétiques, système limbique, thalamus associatif, mémoire sous-corticale, hiérarchie corticale des traitements, consolidation de la mémoire, restitution de la mémoire, réaction de stress post-traumatique, amorçage visuel

Riassunto: La memoria e il ricordo abbracciano numerosi livelli funzionali, dai processi molecolari nel nucleo cellulare delle cellule nervose fino a complesse architetture di rete. Questi livelli funzionali sono però spesso mescolati. Qui viene presentato un modello che comprende sia le componenti cellulari che i livelli di rete. Si suppone che nel corso di esperienze nuove e del loro immagazzinamento siano attivate simultaneamente molte regioni della corteccia cerebrale. Questi complessi modelli di eccitazione sono però scomposti gradualmente nelle aree cerebrali associative, nello stesso modo in cui un'immagine digitale complessa è ridotta all'essenziale attraverso algoritmi: basti pensare alle icone dei programmi sullo schermo del computer. I ricordi sono modelli di eccitazione parzialmente ricomposti, generati centralmente da modelli semplici immagazzinati, e poi perfezionati nei punti nodali delle reti cerebrali attraverso informazioni locali lì immagazzinate. Nel telencefalo dei mammiferi è l'ippocampo a svolgere la funzione di codifica e decodifica, il cui modello di eccitazione è però coniato in modo ugualmente decisivo dalle aree sottocorticali, in particolare dai centri olfattivi. In questo modo il telencefalo basale e il diencefalo sono i veicoli degli ultimi livelli di riduzione, e l'attivazione di questi settori genera un ricordo primitivo astratto, che è gradualmente perfezionato nel telencefalo. Questo processo di ripristino è tuttavia suscettibile di errore nella struttura di rete, e può presentare grandi vuoti di memoria; d'altro canto gli odori possono risvegliare modelli di ricordi infantili molto lontani. Questo concetto consente sia modifiche psicoterapeutiche dei ricordi che interventi meccanicistici. Parole Chiave: Corteccia – ippocampo – elaborazione delle immagini – sinapsi – etichette epigenetiche – sistema limbico – talamo associativo – memoria sottocorticale – gerarchia dell'elaborazione corticale – consolidamento della memoria – richiamo della memoria – reazioni allo stress post-traumatico – priming visivo