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Konzeptneuronen


Bekanntlich wurde schon vor einiger Zeit das früher oft belächelte Konzept der Großmutterzelle verworfen, das besagt, dass es im Gehirn eine Zelle gibt, die bei der Erinnerung an diese aktiv ist. Abgelöst wird diese Annahme von der Entdeckung von Konzeptneuronen bzw. Spiegelneuronen. Nach neueren Erkenntnissen aktiviert nicht nur die Vorstellung einer Bewegung das motorische neuronale Netzwerk, sondern auch schon die Beobachtung einer Bewegung. Diese daher als Spiegelneuronen bezeichneten Gehirnareale haben wohl einerseits den Sinn, das Erlernen komplexer Handlungen zu ermöglichen, andererseits ermöglichen sie es auch, sich in die Erfahrungswelt anderer Menschen zu versetzen. Diese Objekte der Umwelt werden dabei von Neuronenclustern repräsentiert. Man geht davon aus, dass Konzeptneuronen vermutlich vor allem für Menschen und Dinge bestehen, denen man häufig begegnet. Ändert man den Blickwinkel, so wird deutlich, dass es sich bei den meisten Gehirnfunktionen um komplexe Prozesse handelt, an denen viele Neuronengruppen beteiligt sind, wobei dies vor allem auch für höhere kognitive Funktionen zutrifft, aber auch schon für einfache motorische Reaktionen.

Studien zu unterschiedlichen kognitiven Funktionen und deren Lokalisation bzw. deren spezifischen Aktivierungsmuster zeigen, dass es eine deutliche Überlappung von aktivierten Gehirnregionen während unterschiedlichen kognitiven Aufgaben gibt. Dabei wurde das für Prozesse der Aufmerksamkeit, das Arbeits-, semantisches, episodisches, und prozeduales Gedächtnis, Wahrnehmung, Sprache und Vorstellung nachgewiesen. Dabei wurden zwar übereinstimmende Lokalisationen bestimmter kognitiver Prozesse gefunden, diese ließen sich aber meist nur auf einem sehr allgemeinen topographischen Niveau zusammenfassen. So korrespondiert die Aktivierung eines bestimmten Hirnareals nicht immer nur mit einer konkreten kognitiven Funktion. Vermutlich kommt es zu einer Aktivierungsverlagerung während Lernprozessen, d. h., es werden am Anfang eher zentral-exekutive Areale wie die präfrontalen Regionen beansprucht, während sich die Aktivierungsschwerpunkte mit steigendem Lernerfolg mehr zu aufgabenrelevanten Gehirnregionen verlagern. Ähnliche Befunde zeigten sich bei der Untersuchung von Kindern im Lese- und Lernprozess. Anfangs werden dabei beide Hirnhälften aktiviert, während sich später eine deutliche Lateralität zeigen lässt.

Bereits seit vielen Jahrzehnten ist bekannt, dass die beiden Schläfenlappen eine wichtige Rolle bei der Gedächtnisbildung spielen, d. h., Menschen, bei denen diese Gehirnregionen defekt sind, können keine neuen Informationen abspeichern. Nun sind nach neuen Forschungen die Konzeptneuronen in den Schläfenlappen für das Arbeitsgedächtnis von entscheidender Bedeutung, d. h., dieser Teil des Erinnerungsvermögens ist nicht nur in der präfrontalen Region des Gehirns angesiedelt, sondern über viele Areale verteilt. Bestimmte Konzeptneuronen feuern immer dann, wenn sie mit dem Bild oder dem Namen einer ganz bestimmten Person oder eines konkreten Objektes konfrontiert werden, wobei solche hoch spezialisierten Konzeptneuronen im Schläfenlappen des Gehirns eine wichtige Funktion für das Arbeitsgedächtnis erfüllen. Konzeptneurone haben ein sehr selektives Antwortverhalten, wobei die Stimulation der Konzeptneuronen nicht nur bei Menschen erfolgt, sondern auch bei Tieren, Landschaften und Objekten. Diese spezialisierten Zellen sind wichtig für die Gedächtnisbildung, denn das Arbeitsgedächtnis hält als ersten Schritt Informationen vorübergehend verfügbar. Man wies nun auch nach, dass die auf ein bestimmtes Motiv spezialisierten Konzeptneuronen so lange aktiv bleiben, bis ein neues Bild gezeigt und eine andere Nervenzelle gereizt wird. Dieser nachfolgende Stimulus hemmte die vorher aktivierte Nervenzelle, wobei die Konzeptneurone 0,4 Sekunden brauchen, um zu reagieren. Ist etwa ein Bilderfluss schneller, werden die Zellen wie bei einer Warteschlange nacheinander aktiviert, ohne dass die Informationen verloren gehen. Kornblith et al. (2017) konnten in Experimenten sogar anhand der Aktivierung der Konzeptneurone während der Arbeitsgedächtnisphase vorhersagen, ob sich die Probanden später richtig an ein bereits gezeigtes Bild erinnern werden.

Literatur

Kornblith, Simon, Quian Quiroga, Rodrigo, Koch, Christof, Fried, Itzhak, Mormann, Florian (2017). Persistent Single-Neuron Activity during Working Memory in the Human Medial Temporal Lobe. Current Biology, 27,1026-1032.


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