Die Gedächtnismodelle

Das Ultrakurzzeitgedächtnis

Das am Anfang des ternären (aus drei Teilen aufgebauten) Gedächtnismodels stehende Gedächtnis ist das Ultrakurzzeitgedächtnis (UKZ), welches auch als sensorisches Gedächtnis bezeichnet wird. Denn die über die Sinne kommenden Informationen werden hier nur für einen sehr kurzen Zeitraum von 0,5 – 2 Sekunden abgespeichert und während dieser Zeit auf ihre Wichtigkeit hin überprüft und gefiltert. Diesen Gedächtnisspeicher hat der schwedische Prof. J. A. Segner schon vor mehr als 250 Jahren untersucht und seine Speicherzeit mittels eines einfachen Experimentes bestimmt. Er ließ einen Leuchtkörper mit zunehmender Geschwindigkeit kreisen und beobachtete, wann ein Mensch nicht nur einen alleinigen sich bewegenden Leuchtpunkt wahrnahm, sondern eine leuchtende Kreisstruktur. Aus der Geschwindigkeit, die der kreisende Leuchtkörper genau an diesem Moment des Überganges aufwies, ermittelte er dann die Zeitdauer der Speicherung. Der zugrunde liegende Gedanke ist einfach: das Gehirn kann den Leuchtpunkt des Leuchtkörpers nur dann als Kreis wahrnehmen, wenn es sich noch lange genug erinnert, wo der Leuchtpunkt vorher gewesen war); diese Erinnerungsdauer lag zwischen 0,1 und 0,5 Sekunden, und zwar abhängig von der Helligkeit des Leuchtkörpers.

Doch wird damit tatsächlich das UKZ-Gedächtnis untersucht? Natürlich wird auch in den Zellen aller unserer Sinnesorgane, und natürlich auch bei unserem Auge (auf der Netzhaut), die Information für einen kurzen Moment gespeichert. Doch das sogenannte Ultrakurzzeitgedächtnis ist tatsächlich im Gehirn lokalisiert. Zudem ist die Speicherzeit von der sogenannten Sinnesmodalität abhängig. So werden akustische Informationsdaten meist länger, bis zu 2 Sekunden, „sensorisch“ abgespeichert (man sagt auch: „Im Ohr klingt es einem noch nach“).

Übrigens kann man das Ultrakurzzeitgedächtnis im Alltag schön beim schnellen Gehen oder Laufen wahrnehmen. Schließt man dabei die Augen, so fühlt man sich für 0,5 - 2 s noch recht sicher, bis einem dann plötzlich die Angst überkommt und man die Augen einfach öffnen muss, da man die Orientierung in starkem Maße verloren hat. Denn nach dieser kurzen Zeit ist die im UKZ gespeicherte Repräsentation der Umgebungssituation verloschen. Zwar kann das UKZ enorme Datenmenge abspeichern, wie z.B. die Millionen von Informationen, die zur Orientierung an einem Ort in der Gegenwart notwendig sind, doch nach einem solchen kurzen Ablegen einer Information im UKZ geht (zum Glück) alles Nutzlose wieder verloren. Nur ein ganz geringer, aber in irgendeiner Weise „bedeutsamer“ Bruchteil schafft den Sprung ins nächste Gedächtnis – dem Kurzzeitgedächtnis.

Das Kurzzeitgedächtnis

Das Kurzzeitgedächtnis ist ein besonders wichtiges in unserem Gedächtnisgesamtkomplex. Die gespeicherte Information wird im Kurzzeitgedächtnis nur über einen kurzen Zeitraum aufgenommen und prozessiert, bevor sie verlöscht oder erfolgreich den Weg ins Langzeitgedächtnis findet. Die landläufige Ansicht, dass Ereignisse, an die man sich lediglich für einige Stunden oder wenige Tage erinnert, lediglich im Kurzzeitgedächtnis gespeichert sind, und nicht im Langzeitgedächtnis, ist jedoch nicht korrekt. Nach der Meinung der meisten Wissenschaftler beträgt die Speicherdauer des Kurzzeitgedächtnisses nur zwischen 20 Sekunden und ca. 20 min (maximal 1 Stunde)! Diese doch recht große Zeitspanne resultiert aus den unterschiedlichen Ergebnissen verschiedener wissenschaftlicher Experimente. Die für uns wichtige Konsequenz ist, dass alle Informationen, die wir über einen Zeitraum von mehr als 1 Stunde gespeichert haben, bereits auf jeden Fall im Langzeitgedächtnis sind!

Doch das Kurzzeitgedächtnis hat eine weitere zu beachtende und leider sehr unbequeme Eigenschaft: Es hat ein unfassbar limitiertes Aufnahmevermögen. Wie verblüffend winzig diese Speicherkapazität ist, kann man durch das nachfolgende kleine Experiment „am eigenen Leibe“ erfahren.

Bestimmung der eigenen Gedächtnisspanne:

563929547
423958
3957613
49208567
734960309

Decke die oben stehenden Zahlenreihen mit einem Blatt Papier ab. Es sind insgesamt 6 Zahlenreihen, wobei die erste Zahlenreihe aus 4 einzelnen Ziffern und die letzte Zahlenreihe aus 9 Ziffern besteht. Deine Aufgabe ist es nun, angefangen mit der ersten Zahlenreihe, jede Zahlenreihe absolut fehlerfrei zu lernen und dann im Anschluss aufzuschreiben. Allerdings gibt es dabei etwas zu beachten: Man muss jede Ziffer im Abstand von 1 - 2 Sekunden laut vorlesen und sie nur einmal angucken. Probiere es nun mit der ersten Zahlenreihe und schreibe die vier Ziffern dann gleich auf. Jetzt kannst Du gleich kontrollieren, ob es richtig war. Wahrscheinlich schon, oder? Nun lese die nächste - nunmehr fünfstellige - Zahlenreihe langsam (wieder im Abstand von 1 - 2 Sekunden) laut vor und schreibe die gelernte Zahl wieder auf (die vorherige 4-stellige Zahl ist nicht mehr wichtig und kann vergessen werden). Das ging auch noch ganz gut, oder? Nun versuche es aber in entsprechender Weise mit den anderen Zahlenreihen.

Ist es nicht wirklich spannend, wie leicht sich 4 oder 5 Ziffern einprägen lassen? Dann wird es plötzlich schon recht schwer mit 6 Ziffern. Und mit 7 oder gar 8 Ziffern gestaltet sich die Aufgabe als äußerst anspruchsvoll und mit 9 ist es fast unmöglich, sich alle Ziffern zu merken. Übrigens wurde dieser Test schon vor mehr als 100 Jahren von einem Herrn Jacobs, einem Lehrer aus London, entwickelt. Schon 1887 hat er damit das Lernvermögen seiner Schulkinder bestimmt.

Und in der Tat hat man später eine hohe Korrelation zwischen dieser Speicherkapazität des Kurzzeitgedächtnisses und dem Lernvermögen (und übrigens auch dem IQ) von Kindern festgestellt. Dabei ist es interessant, dass im Laufe der Kindheit die Gedächtnisspanne immer größer wird. Ein 4-jähriges Kind kann bei diesem Text schon mit einer 3-stelligen Zahl manchmal Schwierigkeiten haben, wohingegen fast jedes 6-jährige Kind eine 4-stellige Zahl problemlos erinnert, mit einer 5-stelligen Zahlenreihe Probleme hat und eine 6-stellige fast nie schafft.

Was du eben durch diesen kleinen Test erfahren hast, ist deine persönliche Kapazitätsgrenze des Kurzzeitgedächtnisses. In der Regel liegen die Menschen bei 6 bis 7 Ziffern bzw. sonstige Informationseinheiten, da es im Grunde für die Bestimmung der Aufnahmegrenze des Kurzzeitgedächtnisses nahezu unbedeutend ist, ob man diesen Test mit Ziffern, Buchstaben, Wörtern, Richtungsänderungen, Tonabfolgen oder Farben macht. Auch für das Lösen von Denk(sport)aufgaben bestimmt der begrenzte Umfang unseres Kurzzeitgedächtnisses den Schwierigkeitsgrad. Dies versteht man eher, wenn man den zweiten Begriff hört, der oft für das Kurzzeitgedächtnis verwendet wird: das Arbeitsgedächtnis. Ganz in Analogie zum Arbeitsspeicher eines Computers. Versuche Dich nun am folgenden simplen Logik-Test, der das Arbeitsgedächtnis nur gering fordert:

Melanie ist schöner als Betty. Wer ist weniger schön?

Nun, ich denke, das war auf ohne weiteres lösbar, doch wie steht es mit folgender Aufgabe (kannst Du sie bereits durch einmaliges Durchlesen lösen?):

Ferdinand ist kleiner als Michael. Rudy ist größer als Harald. Ferdinand ist größer als Rudy. Wer ist der größte?

Sei nicht frustriert, Ungeübte sind in der Regel nicht in der Lage, dieses Denkpuzzel zu lösen. Der normale Arbeitsspeicher unseres Gehirns ist nur einfach nicht groß genug, um alle relevanten Informationen aufzunehmen und die Vergleichsbeziehungen (z.B. „Michael ist größer als Rudy“) im Gedächtnis zu behalten und miteinander zu vergleichen. Doch wie man das Kurzzeitgedächtnis „aus der Reserve lockt“ und (scheinbar) drastisch vergrößert, verrate ich beim nächsten Mal. Übrigens hat sicherlich schon jeder im Alltag eine weitere nachteilige Eigenschaft des Kurzzeitgedächtnisses erfahren: und zwar dessen „Verletzlichkeit“ bezüglich aufgenommener und zwischengespeicherter Informationen. Man bekommt von einem Freund eine Telefonnummer gesagt, hat aber - wie so oft - nichts zum Schreiben dabei. Also versucht man sie sich gleich zu merken, indem man sie ein bis zweimal schnell wiederholt. Doch nun wird das Gespräch rasch fortgesetzt, wobei vielleicht noch andere Zahlen genannt werden. Will man dann nach dem Gespräch die Telefonnummer aus dem Gedächtnis abrufen, um sie aufzuschreiben, ist sie oft nicht mehr da. Sie hat den „Sprung“ ins Langzeitgedächtnis einfach nicht geschafft, wurde aus dem Kurzzeitgedächtnis verdrängt und ist damit unwiderruflich unserem Gedächtnis entschwunden.

Das Langzeitgedächtnis

Es gibt zwei Möglichkeiten für die im Kurzzeitgedächtnis befindlichen Informationen. Entweder sie verblassen allmählich oder sie schaffen den Übergang ins Langzeitgedächtnis. Dieser wohl bekannteste Gedächtnisspeicher hat drei wesentliche Eigenschaften.

1. Unbegrenzte Speicherdauer

Die Beständigkeit der gespeicherten Information ist mutmaßlich unbegrenzt. Viele Gehirnforscher sind der Meinung, man könne im Grunde nichts vergessen, was einmal im Langzeitgedächtnis abgespeichert worden ist. „Echt? - Ich habe aber schon so manches von der Schulzeit vergessen“ wird einem nun durch den Kopf gehen. Die Begründung ist einfach: Das „Wissen“ ist im Grunde noch vorhanden, nur leider kann man es nicht mehr wiederfinden. Hier hilft zum unmittelbaren Verständnis eine Analogie: Sortiert der Bibliothekar ein Buch in der mit Millionen Büchern bestückten Bibliothek falsch ein, so wird er es wohl kaum jemals wiederfinden können. Er wüsste höchstwahrscheinlich noch, dass es mal vorhanden war, wird sich nun aber eines eigenen Einordnungsfehlers bezichtigen müssen oder aber eine räuberische Entwendung vermuten müssen. Hätte er sich jedoch beim Einsortieren konzentriert und das Buch am richtigen Platz positioniert, so hätte er es problemlos wiederfinden können.

2. Unbegrenzte Kapazität

Auch wenn die genaue Art und Weise der Abspeicherung des menschlichen Gedächtnisses noch nicht einmal in den Grundzügen wissenschaftlich aufgeklärt ist, so sind sich die Forscher in einem Punkt nahezu einig: Die Speicherkapazität unseres Langzeitgedächtnisses ist unbegrenzt! Hier liegt ein weiterer entscheidender Unterschied zur Festplatte des Computers, die über kurz oder lang voll ist; so dass man sich gerade bei Bit-pompösen Programmen Gedanken machen muss, ob man sie tatsächlich braucht und wirklich auf seinem Rechner abspeichern möchte. Beim Lernen müssen Sie sich diese Gedanken dagegen nicht machen – egal, wie viel wir lernen, um vielleicht 1 Million in einer der Wissensshows „abzusahnen“. Unser Langzeitspeicher wird niemals voll sein (vielmehr wird das Lernen immer leichter gehen, je mehr man gelernt hat). Diese schier unendliche Speicherkapazität ist uns von Natur aus gegeben, doch wir müssen lernen, diese fast grenzenlosen Möglichkeiten durch richtige Strategien - aber auch gezieltes Training - nutzbar zu machen.

Doch wie trainierbar sind unsere grauen Gehirnzellen eigentlich? Wie schon von vielen Seiten immer wieder propagiert, lässt sich das Gehirn zumindest bezüglich einiger Aspekte durchaus mit einem Muskel vergleichen. - So kann durch mentales Training die Leistungsfähigkeit des Gehirns genauso wie beim Muskel gesteigert werden, allerdings (genauso wie beim Muskeltraining) nur aufgabenspezifisch. - Ferner zeigen einige Experimente, dass eine höhere Leistungsfähigkeit in einem kognitiven Bereich mit einem effizienteren, Energie sparenden Arbeiten entsprechender Gehirnbereiche einhergehen kann (so wie die Muskeln von Hochleistungssportlern ebenfalls sehr effektiv agieren). - Darüber hinaus gibt es Indizien auf gewisse strukturelle Veränderungen (stärkere Vernetzung und ausgedehnte Hirnareale) des Gehirns in besonders beanspruchten Hirnregionen durch eine intensive mentale Belastung über längere Zeit (auch ein solcher Effekt ist bei einem trainierten Muskel zu beobachten). Im Übrigen haben Untersuchung meines Gehirns durch Kernspin-Tomographie und MEEG an der Universität in Tübingen, dem University College London, dem Leibniz-Institut für Neurobiologie in Magdeburg und dem Max Planck Institut für Psychatrie in München u.a. deutlich gezeigt, dass bei Lernprozessen in meinem Gehirn auch ganz andere Gehirnareale sehr ausgeprägt genutzt werden, die beim „0815“-Lernen nicht oder kaum aktiv sind.

3. Kurze Abrufzeit

Kaum jemand macht sich darüber Gedanken, wie fantastisch es ist, eine Frage wie: „Kennst du den Fußballweltmeister von 1950?“, prompt mit „Ja“ oder „Nein“ beantworten zu können. Wir haben enorm effiziente Mechanismen, um diese Entscheidung mit großer Sicherheit in Sekundenbruchteilen treffen zu können; und das bei einer unglaublich großen Datenmenge, die bei jedem von uns im Langzeitgedächtnis vorhanden ist. Vermutlich wird der eine oder andere hier einwenden, dass man doch manchmal Probleme hat, die gespeicherte Information abzurufen, insbesondere beim „Es-liegt-mir-auf-der-Zunge-Phänomen“. Trotzdem ist es interessant, dass man ja doch ganz sicher weiß, dass man es weiß. Es ist also auch in diesem Fall, eine Erinnerungsspur vorhanden, nur findet man im Moment gerade nicht den Zugang dazu.