Gedächtnis und Schlaf

Wie der Schlaf ist auch das Gedächtnis für die Wissenschaftler weitgehend ein Rätsel, obwohl es klar ist, dass im Schlaf die unwichtigen Erinnerungen gelöscht und wichtige Informationen gefestigt werden. Auch die Quantität und Qualität des Schlafes beeinflusst die Erinnerungsfähigkeit einer Person.

Es gibt eine Menge Forschung auf diesem Gebiet, und der Konsens ist, dass Schlaf nützlich (vielleicht erforderlich) für die Speicherung von Erinnerungen ist. Die Forschung über das Erlernen neuer Fähigkeiten und motorischer Verfahren zeigt, dass Schlaf dafür erforderlich ist. Für das „deklarative Gedächtnis“ scheint der Schlaf auch für die langfristige Speicherung ebenfalls entscheidend zu sein. Für die Konditionierung – die Assoziationen zwischen Reizen oder eine Reaktion auf einen Stimulus – sind die Beweise nicht eindeutig, aber Schlaf scheint dafür ebenfalls vorteilhaft zu sein. Alle Hirnabschnitte – der Hippocampus, der Neocortex und die Amygdala -, die für das Gedächtnis wichtig sind, sind im Schlaf aktiv.

Neurowissenschaftler glauben, dass Schlaf „sowohl quantitative als auch qualitative Veränderungen der Gedächtnisrepräsentationen ermöglicht“. Das bedeutet, dass Psychologen testen können, wie sich Menschen an Ereignisse und Fakten erinnern (qualitativ) und dass sich diese Erinnerungen nach dem Schlaf ändern, und dass die wissenschaftliche Analyse des Gehirns Veränderungen in den synaptischen Verbindungen (quantitativ) nach dem Schlaf zeigt.

Betrachten wir das Gedächtnis in drei Teilen: Akquisition, Konsolidierung und Erinnerung. Erwerb und Erinnerung geschehen während wir wach sind. Die Konsolidierung erfolgt im Wach- und Schlafzustand. Konsolidierung bedeutet, das Informationen von einem kurzfristigen „pufferartigen“ Gedächtnis in das Langzeitgedächtnis überführt werden. Erfahrungen und Allgemeinwissen werden aktualisiert.

Erinnerungen scheinen in allen drei Schlafphasen – Leichtschlaf, Tiefschlaf und REM-Schlaf – verankert und gebildet zu werden. Man kann aber nicht genau sagen welche Arten von Erinnerungen während des REM und NREM Schlafs verarbeitet werden.

Auswahl der zu speichernden Informationen

Wissenschaftler versuchen zu entschlüsseln, wie genau die Informationen durch die elektrophysiologischen Mechanismen im Gedächtnis gespeichert und abgerufen werden. Sie glauben, dass der Hippocampus und der Neocortex verschiedene Methoden anwenden, um Erinnerungen zu speichern. Der Hippocampus speichert einzigartige Darstellungen, während der Neocortex überlappende Darstellungen ermöglicht, die für das Verständnis von Mustern nützlich sind. Man vermutet, dass das Kurzzeitgedächtnis durch die neuronale Aktivität repräsentiert wird, während das Langzeitgedächtnis strukturelle Veränderungen im Gehirn sind – die Bildung neuer, persistenter Synapsen. Dies erklärt, warum Kurzzeitamnesien auftreten können (das Gedächtnis der letzten 12 Stunden wird gelöscht), ohne das Langzeitgedächtnis zu beeinträchtigen.

Die Kommunikation zwischen Hippocampus und Neocortex ermöglicht neue Daten, die am Vortag gelernt wurden, im Neocortex zu „aktualisieren“. Elektrophysiologische, computergestützte und bildgebende Studien haben gezeigt, dass diese Informationsübertragungen auf den Neokortex stattfinden. Vor allem im Tiefschlaf werden die Erinnerungen, die in den Hippocampus eingebracht wurden (Kurzzeitgedächtnis), auf den Neokortex umgeleitet (Langzeitgedächtnis).

Dieser Informationsfluss findet auch während der Wachzeit statt, ebenso wie der NREM-Schlafs. Während des REM-Schlafes gibt es nicht viel Kommunikation zwischen diesen beiden Bereichen des Gehirns. Stattdessen gibt der Neokortex Erinnerungen für sich selbst wieder.

Dieses Modell der Gedächtnisfestigung im Schlaf erklärt, warum abnormaler NREM-Schlaf mit Problemen bei der Bildung von Erinnerungen für Patienten mit Alzheimer, Schizophrenie und Fibromyalgie verbunden ist.

Neurochemie und bewusste Erfahrung

Ein hoher Cortisolspiegel kann den Informationsfluss zwischen Hippocampus und Neocortex stören. Das könnte der Grund sein, warum Menschen unter hohem Stress nicht einfach komplexe Sachverhalte lernen können.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass verschreibungspflichtige Schlaftabletten die Festigung von Informationen im Gedächtnis hemmen. Tests mit Zolpidem und Zaleplon haben ergeben, dass die Menschen Schwierigkeiten hatten sich an Dinge zu erinnern, die sie am Vortag gelernt hatten.