Lernen und Gedächtnis

Wintersemester 2006/07
Physiologie ist als medizinisches Grundlagenfach in
zahlreichen medizinischen Lehrbüchern umfassend
dargestellt. Daher werden zu meinen Vorlesungteilen keine
umfangreiche Skripte oder Foliensammlungen zur Verfügung
gestellt. Außerdem sind Abbildungen aus Lehrbüchern durch
das Copyright der Verlage geschützt und dürfen nicht
verbreitet werden.
Lernen und Gedächtnis
— Kurze Zusammenfassung —
Dies ist nur ein kurzer Abriss und Stichworte zu dem Thema Lernen und
Gedächtnis. Ausführlich Darstellungen finden sich in (manchen) Lehrbüchern
der Physiologie und in der psychologischen Literatur
1
Was ist Lernen?
• Erfahrungsabhängige Veränderungen neuronaler Prozesse
• Verhaltensänderungen
• Bleibt über unterschiedliche Zeitdauer bestehen(zwischen Sekunden und
Jahren); daraus resultiert die Unterscheidung von Ultrakurzzeit-, Kurzzeitund Langzeitgedächtnis
• Nicht direkt beobachtbar, sondern muss aus Veränderungen des beobachtbaren Verhaltens bzw. der neuronalen Aktivität erschlossen werden
2
Entwicklung & Neuronale Plastizität
Die Entwicklung des Nervensystems während der ersten Lebensmonate und
–jahre kann auch als Lernprozess aufgefasst werden. Durch Erfahrung und
Umweltreize bilden sich neue Synapsen aus bzw. werden synaptische Kontakte stabilisiert und effizienter.
Der Begriff Neuronale Plastizität bezieht sich auf alle Veränderungen im Nervensystem, die eine physiologische und/oder neuroanatomische Basis haben.
Beispiel: Im Embryonalstadium gibt es eine Überproduktion von Neuronen
und Synapsen. Im Vorderhorn des Rückenmarks 5000-6000 Neurone bei einer
Kaulquappe, später 1200 Neurone beim erwachsenen Krallenfrosch.
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Selektive Stabilisation von Synapsen
• labiler, stabiler, regressiver Zustand
• Vermehrung der Synapsen, Größenzunahme von Dendriten und dendritischen Dornen, Zunahme von Gliazellen und Kapillaren
Die Reizung bewirkt Wachsen von Dendriten & Synapsenbildung
2.2
2.2.1
Klassisches und Operantes Konditionieren
Klassische Konditionierung
• Begründer: Iwan Pawlow
• ein bestimmter Stimulus löst eine bestimmte Reaktion aus
• Reflexe
• Motorische Prozesse
• Nahrungsmittelaversionen, Drogenabhängigkeit, Sucht
2.2.2
Operante Konditionierung
• Begründer: Edward Thorndike; bekannt durch B. F. Skinner
• Verhalten, welches zu gewollter Konsequenz führt, wird wiederholt, andere Verhalten werden unterlassen
• Verhalten, Verhaltensänderungen
• Pathologische Entwicklung (Phobien, Neurosen, etc.)
2.2.3
Das Grundprinzip des Klassischen Konditionierens
Das Grundprinzip des Klassischen Konditionierens von ist das Paaren von
Reizen. Gemeinsam auftretende Reize führen dazu, dass zunächst neutrale
Reize eine Reaktion auslösen. Dabei handelt es sich um unbewusste, kaum
kontrollierbare Reaktionen
• Stimuli, die zuverlässig bestimmte Reaktionen auslösen = US (unconditioned stimulus)
• Reaktion auf US = UR (unconditioned reaction)
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• CS (conditioned stimulus) = jeder Reiz, der ursprünglich keine Reaktion auslöst
• Reaktion auf CS = CR
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Lokalisation von Lern- und Gedächtnisprozessen
• Motorisches Lernen: Neurone in Cerebellum und Basalganglien
• Deklaratives Gedächtnis im Medialen Temporallappen (Speicherung,
Fallbeispiel H.M.)
• Läsion des Hippocampus führt zu anterograder Amnesie (neue Information kann nicht gespeichert werden).
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Gedächtnisstörungen (Klinische Beispiele)
• Korsakoff-Syndrom (1880): anterograde und retrograde Anmesie;
Konfabulation. B1-Mangel (Thiamin) schädigt diencephale und limbische Strukturen (Hippocampus, Mammiliarkörper (Verbindungen
zu Hippocampus), dorsomedialer Thalamus)
• H.M. (1953): beide mediale Temporallappen entfernt. WEeil dabei
der Hippocampus betroffen ist, führt dies zu Anterograder Amnesie
(Speichern neuer Information) [IQ=118]
• Alzheimer und andere degenerative Erkrankungen
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Neuronale Grundlagen
• Änderung von EEG und Arousal in Formatio reticularis
• Kreisende Erregung (Kurzzeit: Minuten bis Stunden); dies kann
durch Elektroschocks unterbrochen werden
• Posttetanische Potentierung (überdauert Minuten bis Stunden).
LTP = „Long term potentiation“ (Änderung der synaptischen Übertragung)
– Viele Neurone des Hippocampus sind potentierbar
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– Mechanismen der Posttetanischen Potentierung:
∗ Eine größere Hyperpolarisation führt zu einer größeren Amplitude des AP
∗ Ein erhöhter Ca++ -Einstrom führt zu mehr Transmitterfreisetzung
∗ Die wiederholte Aktivierung ist gefolgt von vermehrter Bereitstellung von Transmitter
• Strukturelle Änderungen von Synapsen durch Proteinsynthese (Beweis: Die Hemmung der Proteinsynthese hemmt die Speicherung neuer
Information im Langzeitgedächtnis)
Rückmeldung, Korrekturen und konstruktive Kritik bitte an:
[email protected]
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