Das menschliche Gehirn muss Gedächtnisinhalte mit den Umständen verknüpfen können, in denen diese auftreten. Bonner Forschende deckten nun auf, wie das menschliche Gehirn zwei unterschiedliche Gruppen von Neuronen nutzt, um Inhalt und Kontext getrennt voneinander zu speichern. Diese Nervenzellgruppen arbeiten koordiniert zusammen, um Erinnerungen zu formen, anstatt Signale in der Aktivität einzelner Zellen zu vermischen. Die Studienergebnisse sind jetzt im renommierten Fachjournal „Nature“ veröffentlicht.
Bonn/Germany, 7. Januar 2026. – Gedächtnisformen werden unter anderem dahingehend unterschieden das diese implizit und explizit sind, sowie deklarativ oder prozedural. Deklarative Gedächtnisinhalte lassen sich weiterhin nach Hinweisreizen unterscheiden, die einer Wiedergewinnung von Gedächtnisinhalten dienen. Endel Tulvig, kanadischer Psychologe hat diese nach episodischem und semantischem Inhalt unterschieden. Ein Geburtstag, Hochzeit oder ein tragisches Ereignis in etwa, werden dem episodischen Gedächtnis zugeordnet. Auch wenn es durchaus trivial oder gar banal klinken mag, es benötigt Hinweisreize um diese Gedächtnisinhalte in die momentane Situation zu rufen. Mit der Erinnerung werden rund um diesen Zeitpunkt weitere Erinnerungen reproduziert. Die Besonderheit des episodischen Gedächtnisses dürfte in der Entstehung des Kontextes stehen. Der Zeitpunkt des Geburtstages ist hier nicht das beste Beispiel weil es mit der eigentlichen Geburt im Zusammenhang steht. Aber ein Ereignis wie Hochzeit ist in ein Zeitgefüge eingebettet, das einen Zeitraum vorher als auch einen danach kennt. So wie die gesamten Rahmenbedingungen.
Semantische Gedächtnisinhalte sind demgegenüber generische Inhalte die Kategorien zugeordnet werden. Eine Tatsache die dem Verständnis von Schematas dient. So bsw. gäbe es den Oberbegriff Tiere. Eine erste Unterscheidung erfolgt dann in Vögel und Fische. Hauptmerkmale von Vögeln sind Federn, Flügel und sie können fliegen. Ein Fisch hat die Eigenschaften Flossen zu besitzen, schwimmen zu können und er besitzt Kiemen. Der Zusammenhang zum Episodischen Gedächtnis besteht darin die semantischem Merkmale in den Episodischen wiederzuentdecken, anhand der semantische Merkmale in die jeweilige Episode zu gehen, was durch Hinweisreize ermöglicht wird.
Menschen besitzen die bemerkenswerte Fähigkeit, sich an dieselbe Person oder dasselbe Objekt in völlig unterschiedlichen Situationen zu erinnern. Sogenannte Konzeptneuronen machen es möglich, das wir unabhängig von der aktuellen Situation das einmal erlernte Konzept aus der Vergangenheit wieder erkennen werden. Wir unterscheiden mühelos ein Abendessen mit einem Freund von einem geschäftlichen Treffen mit demselben Freund. „Wir wissen bereits, dass tief in den Gedächtniszentren des Gehirns spezifische Zellen, sogenannte Konzeptneuronen, auf diesen Freund reagieren, unabhängig davon in welcher Umgebung er auftaucht“, sagt Prof. Florian Mormann von der Klinik für Epileptologie am UKB, der auch ein Mitglied in dem Transdisziplinären Forschungsbereich (TRA) „Life & Health“ der Universität Bonn ist. Das Gehirn muss diesen Inhalt jedoch mit dem Kontext kombinieren können, um eine nützliche Erinnerung zu bilden. Bei Nagetieren vermischen einzelne Neuronen diese beiden Informationen oft. „Wir haben uns gefragt: Funktioniert das menschliche Gehirn hier grundlegend anders? Bildet es Inhalt und Kontext getrennt ab, um ein flexibleres Gedächtnis zu ermöglichen? Und wie verbinden sich diese getrennten Informationen, wenn wir uns bestimmte Inhalte entsprechend dem Kontext merken müssen?“, sagt Dr. Marcel Bausch, Arbeitsgruppenleiter der Klinik für Epileptologie und Mitglied im TRA „Life & Health“ der Universität Bonn.
Dem menschlichen Gehirn in Echtzeit zuschauen
Um dies zu untersuchen, nutzten die Bonner Forschenden die elektrische Aktivität einzelner Neuronen im Gehirn von Menschen mit medikamentenresistenter Epilepsie. Diesen PatientInnen wurden zu rein diagnostischen Zwecken Elektroden im Hippocampus und umliegenden Hirnregionen implantiert – Regionen, die für das Gedächtnis essenziell sind. Während der Anfallsaufzeichnung, die klären sollte, ob sie für eine Operation infrage kommen, nahmen sie freiwillig an Experimenten am Laptop teil. Dabei wurden ihnen Bildpaare gezeigt, die sie anhand unterschiedlicher Fragestellungen vergleichen mussten. Zum Beispiel mussten sie entscheiden, ob ein Gegenstand „größer“ ist, wenn der Durchgang mit der Frage „Größer?“ begann. „Dies erlaubte uns zu beobachten, wie das Gehirn exakt dasselbe Bild in unterschiedlichen Aufgabenkontexten verarbeitet“, sagt Mormann.
Das Forschungsteam analysierte über 3.000 Neuronen und identifizierte zwei weitgehend getrennte Nervenzellgruppen: Inhalts-Neurone feuerten als Reaktion auf spezifische Bilder (z. B. einen Keks), unabhängig von der Aufgabe. Kontext-Neurone feuerten als Reaktion auf spezifische Aufgabenkontexte (z. B. die Frage „Größer“), unabhängig vom gezeigten Bild. Im Gegensatz zu Nagetieren kodierten nur sehr wenige Neuronen beides gleichzeitig. „Entscheidend war, dass diese zwei unabhängigen Nervenzellgruppen Inhalt und Kontext gemeinsam und am zuverlässigsten kodierten, wenn die PatientInnen die Aufgabe korrekt lösten“, sagt Bausch.
Die Verbindungen zwischen ihnen verstärkten sich im Laufe des Experiments: Das Feuern eines Inhalts-Neurons begann, die Aktivität eines Kontext-Neurons einige zehn Millisekunden später vorherzusagen. „Es schien, als würde das ‘Keks’-Neuron lernen, das ‘Größer?’-Neuron anzuregen“, sagt Mormann. Dies geschieht im Sinne eines Torwächters für den Informationsfluss, sodass nur der relevante Kontext, welcher zuvor aktiv war, abgerufen wird. Dieser Prozess, die sogenannte Mustervervollständigung (pattern completion), erlaubt es dem Gehirn, aus nur einer Teilinformation den kompletten Erinnerungskontext zu rekonstruieren. „Diese Arbeitsteilung erklärt wahrscheinlich die Flexibilität des menschlichen Gedächtnisses. Denn das Gehirn kann dasselbe Konzept in unzählig vielen neuen Situationen wiederverwenden, ohne für jede einzelne Kombination ein spezialisiertes Neuron zu benötigen, indem es Inhalt und Kontext in getrennten „neuronalen Bibliotheken“ aufbewahrt“, sagt Bausch und Mormann ergänzt: „Die Fähigkeit dieser Nervenzellgruppen, sich spontan zu verknüpfen, erlaubt es uns, Informationen zu verallgemeinern und gleichzeitig die spezifischen Details individueller Ereignisse zu bewahren“.
Zwar nutzte die Studie spezifische Fragen als interaktive Kontexte am Laptop, doch gibt es auch andere Kontexte, die passiv sind, wie zum Beispiel der Raum, in dem man sich befindet. Es bleibt zu klären, ob diese Hintergrundkontexte des Alltags durch dieselben neuronalen Mechanismen verarbeitet werden. Zudem müssen die Mechanismen auch noch außerhalb des Kliniksettings überprüft werden. Ein wichtiger nächster Schritt wird sein, zu untersuchen, ob eine gezielte Störung der Interaktion zwischen diesen Neuronen eine Person daran hindert, die richtige Erinnerung kontextgemäß abzurufen oder die richtige Entscheidung zu treffen.
Förderung: Die Studie wurde durch die DFG, die Volkswagen-Stiftung, und das NRW-Verbundprojekt „iBehave“ gefördert.
Originalpublikation:
Marcel Bausch et al.: Distinct neuronal populations in the human brain combine content and context; Nature; DOI: 10.1038/s41586-025-09910-2
Bildquelle
Ein Rätsel um das episodische Gedächtnis gelöst (v. li.) Prof. Florian Mormann und Dr. Marcel Bausch klären. wie getrennte Nervenzellgruppen kooperieren, um Erinnerungen in ihren Kontext einzubetten. Quelle: A. Winkler, Copyright: Universitätsklinikum Bonn (UKB)
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